論文の概要: Photonic spin Hall effect in $\mathcal{PT}$-symmetric non-Hermitian cavity magnomechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.12173v1
• Date: Sat, 15 Nov 2025 11:56:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:23.656011
• Title: Photonic spin Hall effect in $\mathcal{PT}$-symmetric non-Hermitian cavity magnomechanics
• Title（参考訳）: $\mathcal{PT}$-symmetric non-Hermitian cavity magnomechanicsにおけるフォトニックスピンホール効果
• Authors: Shah Fahad, Muzamil Shah, Gao Xianlong,
• Abstract要約: 非エルミートキャビティマグノメカニクス(CMM)は、マグノンフォトンとマグノンフォノンの相互作用を同時に組み込む。 これらの相互作用は弱いプローブ場の光学応答に重要な影響を与え、量子技術における新しい応用の道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Hermitian cavity magnomechanics (CMM), which incorporates the magnon-photon and magnon-phonon interactions simultaneously, enables rich physical phenomena, including exceptional-point-enhanced sensing, and offers pathways toward topological transitions and nonreciprocal quantum transformation. These interactions exert a pivotal influence on the optical response of a weak probe field and pave the way for novel applications in quantum technologies. In this work, we consider a yttrium-iron-garnet (YIG) sphere coupled to a microwave cavity. The magnon mode of the YIG sphere is directly excited through microwave field coupling, whereas the cavity mode is probed via a weak-field interrogation scheme. The direct interaction of a traveling field with the magnon mode induces gain in the system, thereby establishing non-Hermitian dynamics. The parity-time (PT)-symmetric behavior of a hybrid non-Hermitian CMM is designed and investigated. Eigenvalue spectrum analysis demonstrates that a third-order exceptional point (EP_3) emerges under tunable effective magnon-photon coupling when the traveling field is oriented at an angle of π/2 relative to the cavity's x-axis. The photonic spin Hall effect (PSHE) in a reflected probe field is subsequently examined in such a system. Under balanced gain and loss conditions and in the presence of effective magnon-phonon coupling, tunable effective magnon-photon coupling enables coherent control of the PSHE across the broken PT-symmetric phase, at the EP_3, and in the PT-symmetric phase. Investigation reveals that the PSHE can be significantly enhanced or suppressed via effective magnon-photon coupling. The influence of intracavity length on the PSHE is further explored, providing an additional parameter for fine-tuning the transverse shift. These findings establish a direct correspondence between the PSHE and the underlying non-Hermitian eigenvalue spectrum.
• Abstract（参考訳）: マグノン-光子相互作用とマグノン-フォノン相互作用を同時に組み込んだ非エルミート空洞マグノメカニクス(英語版)(CMM)は、例外点強調センシングを含むリッチな物理現象を可能にし、位相遷移や非相互量子変換への経路を提供する。 これらの相互作用は弱いプローブ場の光学応答に重要な影響を与え、量子技術における新しい応用の道を開く。 本稿ではマイクロ波空洞に結合したイットリウム鉄ガーネット(YIG)球について考察する。 YIG球のマグノンモードはマイクロ波電界カップリングにより直接励起されるが、キャビティモードは弱いフィールドの尋問スキームによってプローブされる。 走行場とマグノンモードの直接的な相互作用は系の利得を誘導し、したがって非エルミート力学を確立する。 ハイブリッド非エルミートCMMのパリティ時間(PT)対称挙動を設計・検討した。 固有値スペクトル解析により、3階の例外点(EP_3)は、移動場が共振器のx軸に対してπ/2の角度で向き付けられたときに、チューナブルな有効マグノン光子カップリングの下で現れることを示した。 反射プローブ場におけるフォトニックスピンホール効果 (PSHE) をこのような系で検討した。 平衡ゲインと損失条件および効果的なマグノン-フォノンカップリングの存在下では、チューナブルな有効マグノン-フォノンカップリングは、EP_3、PT対称相の破れたPT対称相、およびPT対称相におけるPSHEのコヒーレント制御を可能にする。 研究により、PSHEは効果的なマグノン-光子カップリングによって著しく強化または抑制されることが明らかとなった。 さらに, 横方向シフトを微調整するためのパラメータとして, キャビティ内長さがPSHEに及ぼす影響について検討した。 これらの結果は、PSHEと基礎となる非エルミート固有値スペクトルとの直接対応を確立している。

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