論文の概要: Exceptional Points in Photonics: From Non-Hermitian Physics to Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.01239v1
- Date: Tue, 01 Sep 2026 13:36:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-02 16:31:36.687835
- Title: Exceptional Points in Photonics: From Non-Hermitian Physics to Applications
- Title（参考訳）: フォトニクスの例外点:非エルミート物理学から応用まで
- Authors: Fan Zhang, Nikolay Solodovchenko, Dmitrii N. Maksimov, Xuchen Wang, Mingzhao Song, Filippo Capolino, C. T. Chan, Andrey Bogdanov,
- Abstract要約: オープンフォトニックシステムは、非エルミート物理学のための多用途プラットフォームを提供する。
例外点(EP)は、分岐点スペクトルトポロジー、非解析的摂動応答、制御可能な固有状態変換を組み合わせることで中心的な役割を果たす。
このレビューは、下層の演算子に従って例外的な退化を系統的に区別することでEPフォトニクスの統一的なフレームワークを提供する。
我々は、ハミルトニアンEP、散乱零点、実周波数散乱行列、ジョーンズ行列EP、ブロッホとフロケEP、開量子系におけるリウビリアンEPの吸収について議論する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7705830558078788
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Open photonic systems provide a versatile platform for non-Hermitian physics, enabling control over complex spectra, transport, and light-matter interactions. Exceptional points (EPs), at which eigenvalues and eigenvectors coalesce and the governing operator becomes defective, play a central role because they combine branch-point spectral topology, nonanalytic perturbative response, and controllable eigenstate conversion. This Review provides a unified framework for EP photonics by systematically distinguishing exceptional degeneracies according to the underlying operator, spectral variable, boundary conditions, and experimentally accessible observables. We discuss Hamiltonian EPs, absorbing EPs associated with scattering zeros, real-frequency scattering-matrix and Jones-matrix EPs, Bloch and Floquet EPs, and Liouvillian EPs in open quantum systems. We review their spectral topology, static and dynamical encircling, higher-order exceptional structures, and coexistence with bound states in the continuum, together with applications in sensing, lasing, coherent absorption, directional scattering, polarization and wavefront control, nonlinear optics, optical storage, nonreciprocal photonics, and quantum photonics. We also critically assess the current limitations, practical challenges, and future perspectives of EP-based photonic technologies, with particular attention to robustness, noise, scalability, and experimentally measurable performance.
- Abstract（参考訳）: オープンフォトニックシステムは、非エルミート物理学のための多用途プラットフォームを提供し、複雑なスペクトル、輸送、光-物質相互作用の制御を可能にする。
固有値と固有ベクトルと支配作用素が結合する例外点(EP)は、分岐点スペクトル位相、非解析的摂動応答、制御可能な固有状態変換を組み合わせ、中心的な役割を果たす。
このレビューは、下層の演算子、スペクトル変数、境界条件、実験的にアクセス可能な可観測性に応じて、例外的退化を体系的に区別することでEPフォトニクスの統一的なフレームワークを提供する。
我々は、ハミルトンEP、散乱零点、実周波数散乱行列、ジョーンズ行列EP、ブロッホおよびフロケEP、開量子系におけるリウヴィリアEPを吸収する。
我々は、それらのスペクトルトポロジ、静的および動的囲み、高次例外構造、および連続体における境界状態との共存、およびセンシング、ラシング、コヒーレント吸収、指向性散乱、偏光と波面制御、非線形光学、光ストレージ、非相互フォトニクス、量子フォトニクスの応用についてレビューする。
我々はまた、EPベースのフォトニック技術の現在の限界、実践的課題、将来の展望を批判的に評価し、特にロバスト性、ノイズ、スケーラビリティ、実験的に測定可能な性能に注目した。
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