論文の概要: Accelerated Topological Pumping in Photonic Waveguides Based on Global Adiabatic Criteria
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.23466v1
- Date: Mon, 29 Dec 2025 13:47:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-30 22:37:30.519034
- Title: Accelerated Topological Pumping in Photonic Waveguides Based on Global Adiabatic Criteria
- Title（参考訳）: グローバルな断熱基準に基づく光導波路のトポロジカルポンプの高速化
- Authors: Kai-Heng Xiao, Jin-Lei Wu, Zhi-Yong Hu, Jin-Kang Guo, Xu-Lin Zhang, Jia Li, Shi-Lei Su, Xiang Ni, Qi-Dai Chen, Zhen-Nan Tian,
- Abstract要約: 断熱的なトポロジカルポンプは、エネルギーと情報の堅牢な輸送を約束する。
しかし、その速度は本質的に即時断熱状態によって制限される。
我々は、即時からグローバルなアディバチティティーへのパラダイムシフトを開拓する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.980346632856327
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Adiabatic topological pumping promises robust transport of energy and information, but its speed is fundamentally limited by the instantaneous adiabatic condition, which demands prohibitively slow parameter variations. Here we develop a paradigm shift from instantaneous to global adiabaticity. We derive a global adiabatic criterion (GAC), which sets an absolute fidelity bound by controlling the root-mean-square value of nonadiabaticity factor. We further introduce a fluctuation-suppression acceleration criterion, which minimizes spatial inhomogeneity and allows us to safely increase the mean nonadiabaticity. Experimentally, we implement this principle in femtosecond-laser-written photonic Su-Schrieffer-Heeger waveguide arrays via scalable power-law coupling modulation. Our accelerated topological pumping achieves >0.95 fidelity over a fivefold reduced device length compared to the conventional scheme, exhibits the predicted linear scaling with the system size, and maintains robust performance across a >400 nm bandwidth. This principle of GAC provides a universal design rule for fast, compact, and robust adiabatic devices across quantum and classical topological platforms.
- Abstract（参考訳）: 断熱的トポロジカルポンプは、エネルギーと情報の堅牢な輸送を約束するが、その速度は、非常に遅いパラメータの変動を要求する即時的な断熱状態によって根本的に制限される。
ここでは、即時からグローバルなアディバチティーへのパラダイムシフトを展開。
我々は,大域的断熱基準(GAC)を導出し,非断熱係数の根平均二乗値を制御することによって絶対忠実度を定めている。
さらに、空間的不均一性を最小化し、平均的不等式を安全に増加させることができる変動抑制加速度基準を導入する。
実験により、フェムト秒レーザーによるフォトニックSu-Schrieffer-Heeger導波路アレイにおいて、スケーラブルなパワー-ロー結合変調によりこの原理を実装した。
高速化されたトポロジカルポンピングは,従来の方式に比べて5倍縮小されたデバイス長に対して0.95の忠実さを実現し,システムサイズによる線形スケーリングを予測し,400nm以上の帯域幅で堅牢な性能を維持する。
GACのこの原理は、量子的および古典的位相的プラットフォームをまたいだ高速でコンパクトで堅牢な断熱装置のための普遍的な設計規則を提供する。
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