論文の概要: Topological States Enabled by Non-local Nonlinearity in Synthetic Dimensions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.02199v1
• Date: Mon, 05 Jan 2026 15:23:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-06 16:25:23.238873
• Title: Topological States Enabled by Non-local Nonlinearity in Synthetic Dimensions
• Title（参考訳）: 合成次元における非局所非線形性によって実現される位相状態
• Authors: Chong-Xiao Chen, Zheng-Wei Zhou, Han Pu, Xi-Wang Luo,
• Abstract要約: 我々は、全対全非局所相互作用を持つ合成Su-Schrieffer-Heeger格子を考える。 特異な非線形性は効果的なカイラル対称性を維持し、量子化された非線形巻線とベリー相をもたらす。 この結果は厳密な枠組みを確立し、非線形トポロジカルな現象を探索する道を開いた。
• 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: The interplay between topology and nonlinearity represents a central challenge in modern physics. Here, we investigate this interplay by considering a synthetic Su-Schrieffer-Heeger lattice with all-to-all nonlocal interactions. We find that the distinctive nonlinearity maintains an effective chiral symmetry and leads to a quantized nonlinear winding and Berry phase, as corroborated by the developed Bogoliubov nonlinear adiabatic theory. Increasing nonlinearity drives a sequence of topological transitions signaled by the appearance of characteristic swallowtail band structures at intermediate interaction strengths and band swapping in the strong nonlinear regime. The band swapping results in quantized fractional windings and double-period Bloch oscillations that are closely related to discrete time crystals. Remarkably, even starting from a topologically trivial linear system, nonlocal nonlinearity can induce an emergent topological phase with fractional windings. Experimentally, our model can be realized using photons in a degenerate optical cavity with Rydberg-mediated interactions. Our results establish a rigorous framework and pave the way for exploring nonlinear topological phenomena and their applications in synthetic quantum platforms.
• Abstract（参考訳）: トポロジーと非線形性の間の相互作用は、現代物理学における中心的な課題である。 本稿では、全対非局所相互作用を持つ合成Su-Schrieffer-Heeger格子について検討する。 特異な非線形性は効果的なキラル対称性を維持し、発達したボゴリボフ非線形断熱理論(英語版)(Bogoliubov non adiabatic theory)によって裏付けられるように、量子化された非線形巻線とベリー相をもたらす。 非線形性の増大は、強い非線形状態における中間相互作用強度とバンドスワップの相互作用において、特徴的なクズテールバンド構造が出現することによって引き起こされるトポロジカルな遷移の列を駆動する。 バンドスワップは、離散時間結晶と密接な関係を持つ量子化された分数巻線と二重周期ブロッホ振動をもたらす。 興味深いことに、位相的に自明な線型系から始めても、非局所非線形性は、分数的な巻線を持つ創発的位相を誘導することができる。 実験により,Rydbergを介する相互作用を持つ縮退した光学キャビティにおける光子を用いて,本モデルを実現することができる。 この結果は厳密な枠組みを確立し、非線形トポロジカル現象の探索とその合成量子プラットフォームへの応用を開拓する。

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