2017 Fiscal Year Annual Research Report
フロッケ・トポロジカル相における対称性と相転移に関する理論研究
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16K17760
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小布施 秀明 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50415121)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フロッケトポロジカル相 / エッジ状態 / PT対称性 / 量子ウォーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間-時間反転対称（PT対称）な開放量子系におけるフロッケ・トポロジカル相に関する研究では，前年度に得られた非ユニタリ－な量子ウォークに関する理論結果を検証するために，実験グループと国際共同研究を行った．フロッケ・トポロジカル相により誘起されたエッジ状態のみがPT対称性を破るため，減衰効果の強い系においてもエッジ状態の振幅成分は減衰効果が弱まることが理論研究により予測されるが、この予測と実験の結果がよく一致することが確認できた．また，空間的な乱れを考慮することにより，PT対称性を一般化した擬ユニタリ－性についての実証実験も行った．この結果をまとめた論文は，今年度Nature Physics誌に掲載された。
この発展研究として，高いトポロジカル数を有する1次元量子ウォークと2次元量子ウォークに対して，粒子の流出入効果を考慮したPT対称性に関する理論研究を行った．高いトポロジカル数を持つ1次元量子ウォークは，3ステップ量子ウォークを用いることにより実現できる事を示し，さらにPT対称性を有する条件を明らかにした．高いトポロジカル数を有するフロッケトポロジカル相を反映し，この系ではゼロ及びパイエネルギーに，それぞれ，最大3重縮退したエッジ状態が現れることが分かった．さらに，実験で得られる光子の存在確率から，エッジ状態の縮退度を判別する手法を明らかにした．
また，従来から研究されていたAlternative２次元量子ウォークを拡張することにより，PT対称な2次元量子ウォークモデルを構築した．
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Observation of topological edge states in parity-time-symmetric quantum walks2017
Author(s)
L. Xiao, X. Zhan, Z. H. Bian, K. K. Wang, X. Zhang, X. P. Wang, J. Li, K. Mochizuki, D. Kim, N. Kawakami, W. Yi, H. Obuse, B. C. Sanders, P. Xue
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Journal Title
Nature Physics
Volume: 13
Pages: 1117-1123
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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