論文の概要: Unveiling non-Hermitian band structures with non-Bloch supercells

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.20160v1
• Date: Thu, 23 Oct 2025 03:18:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:17.227951
• Title: Unveiling non-Hermitian band structures with non-Bloch supercells
• Title（参考訳）: 非ブロッホ超セルを持つ非エルミートバンド構造
• Authors: Jia-Xin Zhong, Jing Lin, Kai Chen, Jing Lu, Kun Ding, Yun Jing,
• Abstract要約: 非エルミート系は、エネルギーと運動量の両方が虚部を持つ複素バンド構造を示す。 我々は,ブロッホ位相制御を運動量の想像的部分から切り離すことにより,この課題を克服するために設計された非ブロッホ超セルフレームワークを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.45255537572689
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Real-valued band structures are foundational to analyzing periodic systems within the Hermitian description and have been experimentally well-established over recent decades. In contrast, non-Hermitian systems exhibit complex band structures where both energy and momentum have imaginary parts, underpinning phenomena like the non-Hermitian skin effect and anomalous bulk-boundary correspondence that defy conventional Bloch theory. Experimentally mapping these complex bands-relating complex momentum to complex energy-and identifying their associated eigenstates is crucial for understanding these systems but remains a significant challenge. Here, we introduce a non-Bloch supercell framework designed to overcome this challenge by decoupling Bloch phase control from the imaginary part of momentum. Our method combines an exponent-flattening protocol with twisted boundary conditions, enabling system-size-independent control of imaginary momentum while preserving high-resolution Bloch phase sampling. Implemented in programmable one- and two-dimensional acoustic crystals, our approach acquires momentum-resolved complex energy surfaces and biorthogonal eigenmodes by Green's function measurements.Data obtained using this framework accurately predict open-boundary spectra and eigenstates, findings we verify through separate open-geometry experiments. Our work provides a broadly applicable experimental toolkit for exploring non-Hermitian band geometry and topology in diverse engineered classical and quantum platforms.
• Abstract（参考訳）: 実数値バンド構造は、エルミティアヌスの記述の中で周期系を解析するための基礎であり、数十年にわたって実験的に確立されてきた。 対照的に、非エルミート系は、エネルギーと運動量の両方が虚部を持つ複素バンド構造を示し、非エルミートスキン効果や、従来のブロッホ理論に反する異常なバルク境界対応のような現象の基盤となる。 これらの複雑なバンドに関連する複雑な運動量と複雑なエネルギーとを実験的にマッピングし、関連する固有状態を特定することはこれらのシステムを理解する上で重要であるが、依然として重要な課題である。 ここでは,ブロッホ位相制御を運動量の想像的部分から切り離すことにより,この課題を克服するために設計された非ブロッホ超セルフレームワークを紹介する。 提案手法は,高分解能ブロッホ位相サンプリングを保ちながら,指数平坦化プロトコルとツイスト境界条件を組み合わせることで,システムサイズに依存しない仮想運動量制御を可能にする。 プログラム可能な1次元および2次元音響結晶に実装し,グリーン関数測定により運動量分解された複素エネルギー面と生物直交固有モードを取得。このフレームワークを用いて得られたデータは,有界スペクトルと固有状態を正確に予測し,異なる開地実験により検証する。 我々の研究は、様々な工学的古典的および量子的プラットフォームにおいて、非エルミートバンド幾何学と位相を探索するための広く応用可能な実験ツールキットを提供する。

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