حمل و نقل موازی و انحنای اضطراری در مکانیک کوانتومی هرمیتی و غیر هرمیتی

حمل و نقل موازی و انحنای اضطراری در مکانیک کوانتومی هرمیتی و غیر هرمیتی

چیا-یی جو1,2, آدام میرانوویچ3,4, یوه نان چن5,6,7, گوانگ یین چن8و فرانکو نوری4,9,10

1گروه فیزیک، دانشگاه ملی سان یات سن، کائوسیونگ 80424، تایوان
2مرکز فیزیک نظری و محاسباتی، دانشگاه ملی Sun Yat-sen، Kaohsiung 80424، تایوان
3موسسه اسپینترونیک و اطلاعات کوانتومی، دانشکده فیزیک، دانشگاه Adam Mickiewicz، 61-614 Poznań، لهستان
4آزمایشگاه فیزیک کوانتومی نظری، خوشه برای تحقیقات پیشگام، RIKEN، Wakoshi، Saitama، 351-0198، ژاپن
5گروه فیزیک، دانشگاه ملی چنگ کونگ، تاینان 70101، تایوان
6مرکز مرزهای کوانتومی تحقیقات و فناوری، NCKU، Tainan 70101، تایوان
7بخش فیزیک، مرکز ملی علوم نظری، تایپه 10617، تایوان
8گروه فیزیک، دانشگاه ملی چانگ هسینگ، تایچونگ 40227، تایوان
9مرکز محاسبات کوانتومی، RIKEN، Wakoshi، Saitama، 351-0198، ژاپن
10گروه فیزیک، دانشگاه میشیگان، آن آربور، MI 48109-1040، ایالات متحده آمریکا

این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.

چکیده

مطالعات نشان داده اند که فضاهای هیلبرت سیستم های غیرهرمیتی به معیارهای بی اهمیتی نیاز دارند. در اینجا، نشان می‌دهیم که چگونه ابعاد تکامل، علاوه بر زمان، می‌توانند به طور طبیعی از یک فرمالیسم هندسی پدیدار شوند. به طور خاص، در این فرمالیسم، همیلتونی ها را می توان به عنوان یک عملگر نماد مانند کریستوفل، و معادله شرودینگر را به عنوان یک انتقال موازی در این فرمالیسم تفسیر کرد. سپس معادلات تکامل را برای حالت ها و معیارها در امتداد ابعاد نوظهور استخراج می کنیم و متوجه می شویم که انحنای بسته فضایی هیلبرت برای هر سیستم بسته معین به صورت محلی صاف است. در نهایت، ما نشان می‌دهیم که حساسیت‌های وفاداری و انحنای بری حالت‌ها به این انتقال‌های موازی اضطراری مربوط می‌شوند.

در این مطالعه، ما نشان می‌دهیم که اگر یک سیستم به یک پارامتر پیوسته وابسته باشد، حالات کوانتومی با پارامتر توصیف‌شده توسط یک معادله شرودینگر تغییر می‌کند، که به طور رسمی شبیه یک معادله انتقال یا تکامل موازی در امتداد بعد توصیف‌شده توسط پارامتر است. علاوه بر این، ما معادله حاکم را برای هندسه / متریک فضای هیلبرت زیربنایی در امتداد ابعاد شکل‌گرفته از پارامتر استخراج می‌کنیم. به جای اینکه صرفاً درگیر مطالعه رسمی خواص این ابعاد نوظهور باشیم، ما همچنین کاربردهای آنها را در زمینه های مختلف در فیزیک کوانتومی بررسی می کنیم.

► داده های BibTeX

◄ مراجع

[1] CM Bender and S. Boettcher، طیف واقعی در هامیلتونی های غیر هرمیتی دارای تقارن $mathcal{PT}$، فیزیک. کشیش لِت 80, 5243 (1998).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.80.5243

[2] CM Bender، ایجاد حس همیلتونی های غیرهرمیتی، Rep. Prog. فیزیک 70, 947 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​70/​6/​R03

[3] KG Makris، R. El-Ganainy، DN Christodoulides، و ZH Musslimani، Beam Dynamics در $cal{PT}$ متقارن شبکه های نوری، فیزیک. کشیش لِت 100, 103904 (2008).
https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.100.103904

[4] R. El-Ganainy، KG Makris، M. Khajavikhan، ZH Musslimani، S. Rotter، و DN Christodoulides، فیزیک غیر هرمیتی و تقارن $cal{PT}$، Nat. فیزیک 14، 11 (2018).
https://doi.org/​10.1038/​nphys4323

[5] الف. مصطفی زاده، شبه هرمیتیسیته و تقارن های $mathcal{PT}$- و $mathcal{CPT}$- تعمیم یافته، J. Math. فیزیک 44, 974 (2003).
https://doi.org/​10.1063/​1.1539304

[6] ع. مصطفی زاده، نمایش شبه هرمیتی مکانیک کوانتومی، بین. جی. جئوم. مت. مد. فیزیک 7, 1191 (2010).
https://doi.org/​10.1142/​S0219887810004816

[7] B. Peng, Ş. K. Özdemir، S. Rotter، H. Yilmaz، M. Liertzer، F. Monifi، CM Bender، F. Nori، و L. Yang، سرکوب و احیای لیزر ناشی از از دست دادن، Science 346، 328 (2014).
https://doi.org/​10.1126/​science.1258004

[8] H. Jing، Ş. K. Özdemir، X.-Y. Lü، J. Zhang، L. Yang، و F. Nori، $cal{PT}$-لیزر فونون متقارن، فیزیک. کشیش لِت 113, 053604 (2014).
https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.113.053604

[9] CM Bender، تقارن $cal{PT}$ در فیزیک کوانتومی: از کنجکاوی ریاضی تا آزمایش‌های نوری، یوروفیس. اخبار 47, 17 (2016).
https://doi.org/​10.1051/​epn/​2016201

[10] CM Bender، DC Brody، و MP Müller، همیلتونی برای صفرهای تابع زتا ریمان، فیزیک. کشیش لِت 118, 130201 (2017).
https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.118.130201

[11] JL Miller، امتیازهای استثنایی برای حسگرهای استثنایی، Phys. امروز 70، 23 (2017).
https://doi.org/​10.1063/​pt.3.3717

[12] D. Leykam، KY Bliokh، C. Huang، Y. Chong، و F. Nori، حالت های لبه، انحطاط ها، و اعداد توپولوژیکی در سیستم های غیر هرمیتی، فیزیک. کشیش لِت 118, 040401 (2017).
https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.118.040401

[13] F. Quijandría، U. Naether، SK Özdemir، F. Nori، و D. Zueco، $cal{PT}$-مدار متقارن QED، فیزیک. Rev. A 97, 053846 (2018).
https://doi.org/​10.1103/​physreva.97.053846

[14] R. El-Ganainy، M. Khajavikhan، DN Christodoulides، و Ş. K. Özdemir, طلوع اپتیک غیر هرمیتی, Commun. فیزیک 2, 37 (2019).
https://doi.org/​10.1038/​s42005-019-0130-z

[15] T. Liu، Y.-R. Zhang، Q. Ai، Z. Gong، K. Kawabata، M. Ueda، و F. Nori، فازهای توپولوژیکی مرتبه دوم در سیستم های غیر هرمیتی، فیزیک. کشیش لِت 122, 076801 (2019).
https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.122.076801

[16] Z.-Y. Ge، Y.-R. ژانگ، تی لیو، S.-W. لی، اچ. فن، و اف. نوری، نظریه نوار توپولوژیکی برای سیستم های غیر هرمیتی از معادله دیراک، فیزیک. Rev. B 100, 054105 (2019).
https://doi.org/​10.1103/​physrevb.100.054105

[17] M. Parto, YGN Liu, B. Bahari, M. Khajavikhan, and DN Christodoulides, Non-Hermitian and Topological Photonics: optics at a استثنایی, P. Soc. انتخاب عکس Ins. 10, 403 (2020).
https://doi.org/​10.1515/nanoph-2020-0434

[18] Y. Ashida, Z. Gong, and M. Ueda, Non-Hermitian Physics, Adv. فیزیک 69, 249 (2020).
https://doi.org/​10.1080/​00018732.2021.1876991

[19] M. Cirio، P.-C. کو، ی.-ن. چن، اف. نوری، و ن. لامبرت، اشتقاق متعارف سوپراپراتور تأثیر فرمیونی، فیزیک. Rev. B 105, 035121 (2022).
https://doi.org/​10.1103/​physrevb.105.035121

[20] EJ Bergholtz، JC Budich، و FK Kunst، توپولوژی استثنایی سیستم‌های غیرهرمیتی، Rev. Mod. فیزیک 93, 015005 (2021).
https://doi.org/​10.1103/revmodphys.93.015005

[21] X. Zhang، T. Zhang، M.-H. لو، و Y.-F. چن، مروری بر اثر پوستی غیر هرمیتی، Adva. فیزیک: X 7, 2109431 (2022).
https://doi.org/​10.1080/​23746149.2022.2109431

[22] A. Fring، مقدمه ای بر PT-مکانیک کوانتومی متقارن-سیستم های وابسته به زمان، J. Phys.: Conf. سر. 2448, 012002 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-6596/​2448/​1/​012002

[23] Y.-L. نیش، جی.-ال. ژائو، D.-X. چن، ی.-اچ. ژو، ی. ژانگ، Q.-C. وو، سی.-پی. یانگ و اف. نوری، دینامیک درهم تنیدگی در سیستم‌های متقارن ضد$cal{PT}$، فیزیک. Rev. Research 4, 033022 (2022).
https://doi.org/​10.1103/​physrevresearch.4.033022

[24] D.-X. چن، ی. ژانگ، جی.-ال. ژائو، Q.-C. وو، ی.-ال. نیش، سی.-پی. یانگ و اف. نوری، تبعیض حالت کوانتومی در یک سیستم متقارن $cal{PT}$، Phys. Rev. A 106, 022438 (2022).
https://doi.org/​10.1103/​physreva.106.022438

[25] A. Fring و T. Taira، شتاب دهنده فرمی کوانتومی غیر هرمیتی، فیزیک. Rev. A 108, 10.1103/​physreva.108.012222.
https://doi.org/​10.1103/​physreva.108.012222

[26] M. Znojil، سیستم کوانتومی کریپتو-هرمیتی مختصات گسسته کنترل شده توسط شرایط مرزی رابین وابسته به زمان، Phys. Scripta 99, 035250 (2024).
https://doi.org/​10.1088/​1402-4896/​ad298b

[27] M. Znojil، نسخه وابسته به زمان نظریه کوانتومی کریپتو-هرمیتی، Phys. Rev. D 78, 085003 (2008).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.78.085003

[28] M. Znojil، فرمولاسیون فضایی سه هیلبرت مکانیک کوانتومی، سیم. اینتگ Geom.: Meth. برنامه 5, 001 (2009).
https://doi.org/​10.3842/​sigma.2009.001

[29] دی سی برودی، مکانیک کوانتومی دو ضلعی، J. Phys. ج: ریاضی نظریه. 47, 035305 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​3/​035305

[30] H. Hodaei، AU Hassan، S. Wittek، H. Garcia-Gracia، R. El-Ganainy، DN Christodoulides، و M. Khajavikhan، حساسیت افزایش یافته در نقاط استثنایی درجه بالاتر، طبیعت (لندن) 548، 187 (2017) .
https://doi.org/​10.1038/​nature23280

[31] KY Bliokh، D. Leykam، M. Lein، و F. Nori، منشاء توپولوژیکی غیر هرمیتی امواج سطحی ماکسول، Nat. اشتراک. 10, 580 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-08397-6

[32] M. Znojil، عبور از نقطه استثنایی: مطالعه موردی، Proc. شرکت رویال A 476, 20190831 (2020).
https://doi.org/​10.1098/​rspa.2019.0831

[33] M. Znojil، مسیرهای دسترسی واحد به نقاط استثنایی، J. Phys.: Conf. سر. 2038, 012026 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-6596/​2038/​1/​012026

[34] CM Bender، J. Brod، A. Refig و ME Reuter، عملگر $mathcal{C}$ در نظریه‌های کوانتومی متقارن $mathcal{PT}$، J. Phys A: ریاضی. Gen. 37, 10139 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​43/​009

[35] الف. مصطفی زاده، فضاهای هیلبرت وابسته به زمان، فازهای هندسی و کوواریانس عمومی در مکانیک کوانتومی، فیزیک. Lett. A 320, 375 (2004).
https://doi.org/​10.1016/​j.physleta.2003.12.008

[36] C.-Y. جو، A. Miranowicz، F. Minganti، C.-T. چان، جی.-ای. چن و اف. نوری، آسانسور کوانتومی اینشتین: هرمیتیزاسیون همیلتونی‌های غیرهرمیتی از طریق فرمالیسم ویلبین، فیزیک. Rev. Research 4, 023070 (2022).
https://doi.org/​10.1103/​physrevresearch.4.023070

[37] C.-Y. جو، A. Miranowicz، G.-Y. چن، و اف. نوری، همیلتونی های غیر هرمیتی و قضایای بدون رفتن در اطلاعات کوانتومی، فیزیک. Rev. A 100, 062118 (2019).
https://doi.org/​10.1103/​physreva.100.062118

[38] CW Misner، KS Thorne، و JA Wheeler، Gravitation (انتشارات دانشگاه پرینستون، 2017).
https://doi.org/​10.2307/​j.ctv301gk5

[39] RM Wald، نسبیت عام (انتشارات دانشگاه شیکاگو، 1984).
https://doi.org/​10.7208/​chicago/​9780226870373.001.0001

[40] D. Stoker و SM Carroll، فضا-زمان و هندسه (انتشارات دانشگاه کمبریج، 2019).
https://doi.org/​10.1017/​9781108770385

[41] P. Collier, A Beginner's Guide to Differential Forms (کتابهای نامفهوم، 2021) صفحات 311-311.
https://doi.org/​10.4324/​9781003444145-22

[42] T. Needham، هندسه دیفرانسیل بصری و فرم ها (انتشارات دانشگاه پرینستون، 2021).
https://doi.org/​10.1515/​9780691219899

[43] ام.اچ امام، فیزیک کوواریانس (انتشارات دانشگاه آکسفورد، 2021).
https://doi.org/​10.1093/​oso/​9780198864899.001.0001

[44] جی جی ساکورای و جی. ناپولیتانو، مکانیک کوانتومی مدرن (انتشارات دانشگاه کمبریج، 2017).
https://doi.org/​10.1017/​9781108499996

[45] ح. مهری دهنوی و ع. مصطفی زاده، فاز هندسی برای همیلتونیان غیرهرمیتی و تفسیر هولونومی آن، جی. ریاضی. فیزیک 49, 082105 (2008).
https://doi.org/​10.1063/​1.2968344

[46] M. Nakahara، هندسه، توپولوژی و فیزیک، ویرایش دوم. (انتشار IOP، بریستول، 2) صفحات 2003-244.
https://doi.org/​10.1201/​9781315275826-7

[47] D. Xiao، M.-C. چانگ و کیو نیو، اثرات فاز بری بر خواص الکترونیکی، Rev. فیزیک 82، 1959 (2010).
https://doi.org/​10.1103/​RevModPhys.82.1959

[48] L. Wang، Y.-H. Liu، J. Imriška، PN Ma، و M. Troyer، حساسیت وفاداری ساده ساخته شده: یک رویکرد کوانتومی واحد مونت کارلو، فیزیک. Rev. X 5, 031007 (2015).
https://doi.org/​10.1103/​physrevx.5.031007

[49] Y.-C. Tzeng، C.-Y. جو، جی.-ای. چن، و دبلیو-ام. هوانگ، شکار نقاط استثنایی غیرهرمیتی با حساسیت وفاداری، فیزیک. Rev. Res. 3, 013015 (2021).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.3.013015

[50] Y.-T. تو، آی. جانگ، پی.-ای. چانگ و Y.-C. Tzeng، ویژگی‌های عمومی وفاداری در سیستم‌های کوانتومی غیرهرمیتی با تقارن $cal{PT}$، Quantum 7، 960 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-03-23-960

[51] C. Nash و S. Sen، توپولوژی و هندسه برای فیزیکدانان (دوور، نیویورک، 2011).
https://doi.org/​10.1142/​9599

[52] جی پولچینسکی، نظریه ریسمان (انتشارات دانشگاه کمبریج، 1998).
https://doi.org/​10.1017/​cbo9780511816079

[53] بکر، ام. بکر و جی اچ شوارتز، نظریه ریسمان و نظریه ام (انتشارات دانشگاه کمبریج، 2006).
https://doi.org/​10.1017/​cbo9780511816086

[54] OD Stefano، A. Settineri، V. Macrì، L. Garziano، R. Stassi، S. Savasta، و F. Nori، حل و فصل ابهامات گیج در الکترودینامیک کوانتومی حفره کوپلینگ فوق قوی، Nat. فیزیک 15, 803 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-019-0534-4

[55] L. Garziano، A. Settineri، OD Stefano، S. Savasta، و F. Nori، تغییر ناپذیری سنج مدل‌های Dicke و Hopfield، Phys. Rev. A 102, 023718 (2020).
https://doi.org/​10.1103/​physreva.102.023718

[56] A. Settineri، OD Stefano، D. Zueco، S. Hughes، S. Savasta، و F. Nori، آزادی سنج، اندازه‌گیری‌های کوانتومی، و برهمکنش‌های وابسته به زمان در حفره QED، Phys. Rev. Research 3, 023079 (2021).
https://doi.org/​10.1103/​physrevresearch.3.023079

[57] S. Savasta، OD Stefano، A. Settineri، D. Zueco، S. Hughes، و F. Nori، اصل سنج و عدم تغییر گیج در سیستم های دو سطحی، Phys. Rev. A 103, 053703 (2021).
https://doi.org/​10.1103/​physreva.103.053703

[58] W. Salmon، C. Gustin، A. Settineri، OD Stefano، D. Zueco، S. Savasta، F. Nori، و S. Hughes، طیف های نشری مستقل از سنج و همبستگی های کوانتومی در رژیم جفت گیری فوق قوی حفره سیستم باز- QED، P. Soc. انتخاب عکس Ins. 11, 1573 (2022).
https://doi.org/​10.1515/nanoph-2021-0718

[59] M. Born و V. Fock, Beweis des Adiabatensatzes, Z. Phys. 51، 165 (1928).
https://doi.org/​10.1007/​bf01343193

[60] MV Berry، فاکتورهای فاز کوانتال همراه با تغییرات آدیاباتیک، Proc. شرکت رویال لندن A 392, 45 (1984).
https://doi.org/​10.1142/​9789813221215_0006

[61] S. Nandy، A. Taraphder و S. Tewari، نظریه فاز بری اثر هال مسطح در عایق های توپولوژیکی، علم. Rep. 8, 14983 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-018-33258-5

[62] S.-J. Gu، رویکرد وفاداری به انتقال فاز کوانتومی، بین المللی J. Mod. فیزیک B 24, 4371 (2010).
https://doi.org/​10.1142/​s0217979210056335

[63] T. Kato، نظریه آشفتگی برای عملگرهای خطی، ویرایش دوم، Grundlehren der mathematischen Wissenschaften (اسپرینگر، برلین، 2) صفحات 1976-479.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-66282-9_9

[64] WD Heiss, Exceptional points of non-hermitian operators, J. Phys A: Math. Gen. 37, 2455 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​6/​034

[65] ش. K. Özdemir، S. Rotter، F. Nori، و L. Yang، تقارن برابری-زمان و نقاط استثنایی در فوتونیک، Nat. ماتر 18, 783 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41563-019-0304-9

[66] D. Rattacaso، P. Vitale، و A. Hamma، تانسور هندسی کوانتومی به دور از تعادل، J. Phys. اشتراک. 4, 055017 (2020).
https://doi.org/​10.1088/​2399-6528/​ab9505

[67] DZ Freedman، P. van Nieuwenhuizen، و S. Ferrara، پیشرفت به سوی نظریه ابرگرانش، فیزیک. Rev. D 13, 3214 (1976).
https://doi.org/​10.1103/​physrevd.13.3214

[68] P. van Nieuwenhuizen, Supergravity, Phys. Rep. 68, 189 (1981).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0370-1573(81)90157-5

[69] PO Kofman، OV Ivakhnenko، SN Shevchenko، و F. Nori، رویکرد Majorana به انتقال غیردیاباتیک، تقریب آدیاباتیک-تکانشی را تایید می‌کند. Rep. 13, 5053 (2023).
https://doi.org/​10.1038/​s41598-023-31084-y

ذکر شده توسط

[1] ایوگن I. Arkhipov، Adam Miranowicz، Fabrizio Minganti، Shahin K. Özdemir و Franco Nori، "تقاطع پویا از نقاط دیابولیک در حین احاطه منحنی های استثنایی: یک سوئیچ چند حالته متقارن نامتقارن قابل برنامه ریزی". Nature Communications 14، 2076 (2023).

[2] میلوسلاو زنوجیل، «شکل ترکیبی نظریه کوانتومی با همیلتونی‌های غیرهرمیتی» Physics Letters A 457, 128556 (2023).

[3] میلوسلاو زنوجیل، "مکانیک کوانتومی غیر ثابت در نمایش برهمکنش غیر هرمیتی ترکیبی"، Physics Letters A 462, 128655 (2023).

نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2024-03-17 11:23:39). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.

On سرویس استناد شده توسط Crossref هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2024-03-17 11:23:37).

تمبر زمان:

بیشتر از مجله کوانتومی