論文の概要: Exploring Spectral Singularities and Topological Lasers in PT-Symmetric Weyl Semimetals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.00706v1
• Date: Tue, 30 Dec 2025 05:59:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-05 15:04:33.590167
• Title: Exploring Spectral Singularities and Topological Lasers in PT-Symmetric Weyl Semimetals
• Title（参考訳）: PT-Symmetric Weyl Semimetalにおける分光特異性とトポロジカルレーザーの探索
• Authors: Arda Sevinc, Rama Alassadi, Mustafa Sarisaman,
• Abstract要約: 非エルミート物理学の枠組みにおけるPT対称トポロジカルワイル半金属(TWS)の特異性について検討する。 PT対称性とアクシオン項の相互作用が新しいダイナミクスを導入し、12種類の位相レーザー構成をもたらすことを示す。 我々の発見は、量子情報処理等に応用された、堅牢で、調整可能で、効率的なトポロジカルレーザーの開発のための新しい道を開く。
• 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: This paper investigates the unique properties of PT-symmetric Topological Weyl Semimetals (TWS) within the framework of non-Hermitian physics, focusing on their potential for generating topological lasers. By exploring the role of spectral singularities and their relationship to exceptional points, we examine how these materials, characterized by Weyl nodes and topologically protected surface states, can support novel optical phenomena such as unidirectional propagation and enhanced lasing. Through a theoretical model based on the transfer matrix approach, we reveal how the interplay between the PT symmetry and the axion term introduces new dynamics, leading to 12 distinct topological laser configurations. The study also investigates the impact of the $θ$-term on spectral singularities, showing how it quantizes the system's gain values and influences the topological properties of the lasers. By applying our model to the TaAs material, a known Weyl semimetal, we uncover previously unreported effects, demonstrating the potential of PT-symmetric TWS materials for advanced optoelectronic applications. We show that the axion-induced cyclotron-like Hall current in a PT-symmetric TWS medium, revealing its topological characteristics and distinct flow patterns in the gain and loss regions, which serve as indicators of the system's topological symmetry. Our findings open new avenues for the development of robust, tunable, and efficient topological lasers with applications in quantum information processing and beyond.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、非エルミート物理学の枠組みにおけるPT対称トポロジカルワイル半金属(TWS)の特異性について検討し、トポロジカルレーザー発生の可能性に着目した。 スペクトル特異点の役割と例外点との関係を探求することにより,ワイルノードと位相的に保護された表面状態によって特徴付けられるこれらの物質が,一方向伝播やラシングの強化といった新しい光学現象をいかに支援できるかを考察する。 転移行列アプローチに基づく理論モデルにより、PT対称性とアクシオン項の相互作用が新しいダイナミクスを導入し、12個の位相レーザー構成をもたらすことを明らかにする。 この研究では、$θ$-termがスペクトル特異点に与える影響を調査し、それがシステムの利得値を定量化し、レーザーの位相特性にどのように影響するかを示した。 既知のワイル半金属であるTaAs材料にモデルを適用することにより、先進的な光電子応用のためのPT対称TWS材料の可能性を示す、未報告の効果を明らかにする。 PT対称TWS媒質中のアキシオン誘起シクロトロン様ホール電流は, そのトポロジカルな特性と, ゲイン・アンド・ロス領域の異なる流れパターンを示し, 系のトポロジカル対称性の指標となる。 我々の発見は、量子情報処理等に応用された、堅牢で、調整可能で、効率的なトポロジカルレーザーの開発のための新しい道を開く。

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