論文の概要: Emergent nonlocal interactions induced by quantized gauge fields in topological systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16264v1
• Date: Fri, 17 Oct 2025 23:25:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 00:56:38.924399
• Title: Emergent nonlocal interactions induced by quantized gauge fields in topological systems
• Title（参考訳）: 位相系における量子化ゲージ場による創発的非局所相互作用
• Authors: Adel Ali, Alexey Belyanin,
• Abstract要約: 量子化された実または合成静的ゲージ場に結合したフェルミオン系およびボゾン系について検討する。 共通QMFとの結合は古典的なアナログを持たない粒子間の創発的相互作用を引き起こすことを示す。 実ゲージ場と合成ゲージ場の両方を包含する1次元および2次元モデル系を解析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study fermionic and bosonic systems coupled to a real or synthetic static gauge field that is quantized, so the field itself is a quantum degree of freedom and can exist in coherent superposition. A natural example is electrons on a quantum ring encircling a quantized magnetic flux (QMF) generated by a superconducting current. We show that coupling to a common QMF gives rise to an emergent interaction between particles with no classical analog, as it is topological and nonlocal (independent of interparticle distance). Moreover, the interaction persists even when the particles lie in a nominally field-free region, with the vector potential mediating the interaction. We analyze several one- and two-dimensional model systems, encompassing both real and synthetic gauge fields. These systems exhibit unusual behavior, including strong nonlinearities, non-integer Chern numbers, and quantum phase transitions. Furthermore, synthetic gauge fields offer high tunability and can reach field strengths that are difficult to realize with real magnetic fields, enabling engineered nonlinearities and interaction profiles.
• Abstract（参考訳）: 量子化された実または合成静的ゲージ場に結合したフェルミオン系とボソニック系を研究するので、場自身は量子自由度であり、コヒーレント重ね合わせに存在することができる。 自然の例は、超伝導電流によって生成される量子化された磁束(QMF)を囲む量子環上の電子である。 共通QMFとの結合は、位相的および非局所的(粒子間距離に依存しない)であるため、古典的なアナログを持たない粒子間の創発的相互作用を引き起こすことを示す。 さらに、相互作用は、粒子が名目上は磁場のない領域にあるときでも持続し、ベクトルポテンシャルは相互作用を媒介する。 実ゲージ場と合成ゲージ場の両方を包含する1次元および2次元モデル系を解析する。 これらの系は、強い非線形性、非整数チャーン数、量子相転移を含む異常な挙動を示す。 さらに、合成ゲージ場は高いチューニング性を提供し、実際の磁場では実現し難い磁場強度に到達し、エンジニアリングされた非線形性と相互作用プロファイルを可能にする。

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