論文の概要: Observing mixed-state Uhlmann winding numbers in integrated photonic quantum walks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.07600v1
- Date: Thu, 05 Nov 2026 07:50:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-06 21:50:50.588728
- Title: Observing mixed-state Uhlmann winding numbers in integrated photonic quantum walks
- Title（参考訳）: 統合フォトニック量子ウォークにおける混合状態ウルマン巻数観測
- Abstract要約: 光量子ウォークチップにおける整数混合状態巻線数を観測する。
我々は高風のカイラルハミルトニアンに付随する熱状態の再構築を行う。
その結果, 混合状態幾何相とともに, 整数値の位相特性が明らかとなった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.564618032967489
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Integer winding numbers provide a well-established classification of topological phases protected by chiral symmetry at zero temperature, but extending this classification to thermal mixed states remains challenging. The Uhlmann phase, a mixed-state extension of the Berry phase, provides a geometric framework for characterizing finite-temperature topology. However, this geometric phase is restricted to two quantized values and therefore cannot resolve the multiple thermal regimes associated with high winding numbers. Here, we experimentally observe integer mixed-state winding numbers in a photonic quantum-walk chip. We prepare and reconstruct thermal states associated with high-winding chiral Hamiltonians and their spectrum-preserving dimensional extensions. The reconstructed Uhlmann overlaps form closed trajectories in the complex plane, and their integer windings around the zero-overlap point are directly observed. As temperature increases, the Uhlmann winding number undergoes multiple discrete changes, accompanied by switches of the Uhlmann phase and the successive disappearance of momentum-resolved topological kinks. These results highlight an integer-valued topological characterization alongside the mixed-state geometric phase.
- Abstract（参考訳）: 整数巻数(英語版)は、キラル対称性によって0温度で保護される位相位相のよく確立された分類を提供するが、この分類を熱混合状態に拡張することは依然として困難である。
ベリー位相の混合状態拡張であるウルマン位相は、有限温度トポロジーを特徴づけるための幾何学的枠組みを提供する。
しかし、この幾何学的位相は2つの量子化値に制限されているため、高巻数に関連する複数の熱状態は解決できない。
ここでは,光量子ウォークチップにおける整数混合状態巻線数を実験的に観察する。
我々は、高風向キラルハミルトニアンとそのスペクトル保存次元拡張に関連する熱状態を準備し、再構成する。
再構成されたウルマン重なりは複素平面の閉軌道を形成し、その零オーバーラップ点の周りの整数の巻線を直接観察する。
温度が上昇すると、ウルマンの巻数には複数の離散的な変化があり、ウルマン位相のスイッチと運動量分解されたトポロジカルキンクの連続的な消失が伴う。
これらの結果は、混合状態幾何相と共に整数値の位相的特徴を示す。
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