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Control of non-Hermitian toplogical systems by the Floquet engineering

Research Project

Project/Area Number 19F19321
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Review Section Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

羽田野 直道  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70251402)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) HARTER Andrew  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
HARTER ANDREW  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2019-11-08 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords非エルミート量子力学 / トポロジカル量子系 / フロケ理論 / PT対称性 / フロケー理論
Outline of Research at the Start

Harter氏がPT対称へと拡張した非エルミート・トポロジカル系において、PT対称性そのものを時間周期的にしてフロケ理論を展開します。通常の物質では実現の難しいトポロジカル相を実験室で動的に実現して、観測・実証を容易にするフロケ・エンジニアリングの発想に基づく研究です。将来的には光学素子やメタマテリアル素子とての応用も視野に入ります。
具体的には、トポロジカル模型に対してPT対称な時間周期的外場を与えた系を解析し、新しい相図を得ます。次に、PT対称性を高次元に拡張し、回転対称性と時間反転対称性の組み合わせなどの、より高度な非エルミート対称性による新奇な物理を探究します。

Outline of Annual Research Achievements

トポロジカルな端状態を持つSu-Sshrieffer-Heeger (SSH) モデルに非エルミートな外場をを時間周期的に加えた模型について、詳細に調べました。特に、非エルミート性にもかかわらず端状態の固有値が実数になる場合を探求しました。これはAndrew Harterの過去の2サイトのモデルに関する研究に基づくものです。成果はhttps://arxiv.org/abs/2006.16890に発表しました。
非エルミート化した量子系が注目を集めています。実験でも実現されるようになり、その得意な振る舞いが注目されて、研究発表論文数は急速に増加しています。いまや新しい分野を形成するに至っています。
SSH模型にPT対称性を加えることにより、トポロジカルな端状態がどのように変化するかが調べられましたが、端状態の固有値が複素数となり、不安定化することが示されていました。現実に安定的に存在して観測される状態としては、実固有値であることが望まれます。
本研究では、PT対称な非エルミート性を周期的に変化させることにより、実数固有値の端状態を回復できることを示しました。ただし、PT対称性を単にオン・オフするだけでは駄目で、PT対称性を反転するような周期外場が必要です。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 8 results)

  • [Int'l Joint Research] Purdue University Indianapolis(米国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Non-Hermitian Fabry-Perot Resonances in a PT-symmetric system2021

    • Author(s)
      K. Shobe, K. Kuramoto, K.-I. Imura, N. Hatano
    • Journal Title

      Phys. Rev. Research

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 013223-013223

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.013223

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Connecting active and passive $\mathcal{PT}$-symmetric Floquet modulation models2020

    • Author(s)
      Harter Andrew K、Joglekar Yogesh N
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2020 Issue: 12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa181

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Discrete-time quantum walk on complex networks for community detection2020

    • Author(s)
      Mukai Kanae、Hatano Naomichi
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 2 Issue: 2 Pages: 023378-023378

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.023378

    • NAID

      130007736641

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Statistical properties of eigenvalues of the non-Hermitian Su-Schrieffer-Heeger model with random hopping terms2020

    • Author(s)
      Ken Mochizuki, Naomichi Hatano, Joshua Feinberg, and Hideaki Obuse
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 102 Issue: 1 Pages: 012101-012101

    • DOI

      10.1103/physreve.102.012101

    • NAID

      120006880728

    • Related Report
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  • [Journal Article] Null-eigenvalue localization of quantum walks on complex networks2020

    • Author(s)
      Bueno Ruben、Hatano Naomichi
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 033185-033185

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.033185

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    • Author(s)
      Naomichi Hatano
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      生部賢, 倉本啓一;井村健一郎, 羽田野直道
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      Naomichi Hatano
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      Naomichi Hatano
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  • [Presentation] Floquet edge state protection in non-Hermitian topological systems2019

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      Andrew K. Harter
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Floquet edge state protection in non-Hermitian topological systems2019

    • Author(s)
      Andrew K. Harter, Jogesh Joglekar, and Naomichi Hatano
    • Organizer
      Workshop on non-Hermitian quantum mechanics I
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PT-Symmetry Breaking in Floquet Topological Systems2019

    • Author(s)
      Andrew K. Harter and Naomichi Hatano
    • Organizer
      New Trends in Topological Insulators
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2019-11-29   Modified: 2024-03-26  

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