論文の概要: Space-Time Electron Wave Packets with Tunable Skyrmion Textures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.08391v1
• Date: Tue, 06 Oct 2026 14:10:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 02:58:30.021285
• Title: Space-Time Electron Wave Packets with Tunable Skyrmion Textures
• Title（参考訳）: チューナブル・スカイミオン・テクスチャを用いた時空間電子波パケット
• Abstract要約: 時空間波パケット(STWP)は、波長可変群速度、非回折、光学分野における非局所スピンテクスチャなど、多くの非自明な特性を実現している。 本稿では,伝搬不変かつグループ可変な物質波パケットである自由電子STWPについて検討する。 その結果,センサや情報伝達に使用されるトポロジカル自由電子波束のプラットフォームが開放された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6977623326299818
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Space-Time Wave Packets (STWPs) have enabled numerous nontrivial properties, such as tunable group velocities, nondiffraction and nonlocal spin textures in optical fields. However, this has not been properly studied in matter waves. Here, we investigate free-electron STWPs, which are propagation-invariant and group-velocity-tunable matter wave packets, constructed by constraining the spatiotemporal spectrum of the electron wavefunction in momentum space. Due to the unique dispersion of free-electrons, the electron STWP can carry two different topologies, and host both meron and skyrmion topological textures in momentum space. We demonstrate the topological phase transitions and tunable skyrmion numbers by spectral geometry tuning. We also show the topologically robust propagation of the electron pulses and corresponding real-space skyrmionic expectation value textures encoded within each single electron wavefunction. Our results open a platform for topological free-electron wavepackets uses in sensing and information transfer.
• Abstract（参考訳）: 時空間波パケット(STWP)は、波長可変群速度、非回折、光学分野における非局所スピンテクスチャなど、多くの非自明な特性を実現している。 しかし、これは物質波において適切に研究されていない。 本稿では、運動量空間における電子波動関数の時空間スペクトルを制約し、伝播不変かつ群速度可変な物質波パケットである自由電子STWPについて検討する。 自由電子の特異な分散のため、電子STWPは2つの異なるトポロジーを持ち、運動量空間でメロンとスカイミオンのトポロジーのテクスチャをホストすることができる。 スペクトル幾何チューニングによる位相相転移とチューニング可能なスカイミオン数を示す。 また、電子パルスのトポロジカルにロバストな伝播と、それぞれの電子波動関数に符号化された実空間スカイミオン期待値テクスチャも示す。 その結果,センサや情報伝達に使用されるトポロジカル自由電子波束のプラットフォームが開放された。

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