論文の概要: Generation of Ultrahigh Anomalous Hall Conductivities via Optimally Prepared Topological Floquet States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.19843v1
- Date: Tue, 25 Nov 2025 02:19:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-26 17:37:04.234504
- Title: Generation of Ultrahigh Anomalous Hall Conductivities via Optimally Prepared Topological Floquet States
- Title（参考訳）: 最適準備トポロジカルフロケット状態による超高異常ホール導電率の生成
- Authors: Andrew Cupo, Hai-Ping Cheng, Chandrasekhar Ramanathan, Lorenza Viola,
- Abstract要約: 量子最適制御技術を利用してFloquet振幅変調プロファイルを設計することにより、新しい物理がいかに発見されるかを実証する。
本研究は, 最適に調製された非平衡量子状態が, 対応する平衡系では達成できない輸送状態にアクセスできることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0023054629874794713
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ultrafast quantum matter experiments have validated predictions from Floquet theory - notably, the dynamical modification of the electronic band structure and the light-induced anomalous Hall effect, via monotonic modulation of the driving amplitude. Here, we demonstrate how new physics is uncovered by leveraging quantum optimal control techniques to design Floquet amplitude modulation profiles. We discover a fundamentally different regime of topological transport, whereby the optimal oscillatory preparation protocol functions as a non-adiabatic topological pump: as a result, ultrahigh time-averaged anomalous Hall conductivities emerge, that reach up to around seventy times the values one would expect from the Chern number of the targeted Floquet state. The optimal protocols achieve >99% fidelity at the topological energy gap closing point - a twenty-fold improvement over standard monotonic approaches in as little as ten Floquet cycles - while unexpectedly generating the predicted ultrahigh conductivities. Our findings demonstrate that optimally prepared non-equilibrium quantum states can access transport regimes not achievable in the corresponding equilibrium system or even by applying conventional Floquet approaches, opening new avenues for ultrafast quantum technologies and topological device applications.
- Abstract（参考訳）: 超高速量子物質実験はフロケ理論(特に電子バンド構造の動的変化と光誘起異常ホール効果)の予測を駆動振幅の単調変調によって検証した。
ここでは、量子最適制御技術を活用してFloquet振幅変調プロファイルを設計することにより、新しい物理がいかに発見されるかを示す。
最適振動準備プロトコルは非断熱的トポロジカルポンプとして機能し、その結果、超高時間平均のホール導電性が出現し、ターゲットフロック状態のチャーン数から期待される値の約70倍に達する。
最適プロトコルは、トポロジカル・エネルギギャップ・クローズポイント(Floquet cycle)の99%の忠実度を実現し、予想される超高導電率を予想せずに生成する。
その結果、最適に調製された非平衡量子状態は、対応する平衡系やFloquetアプローチを適用して、超高速量子技術やトポロジカルデバイス応用のための新たな道を開くことで、輸送体制にアクセスできることを示した。
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