无增益或损耗的非厄米物理:反射波的趋肤效应

科技
2022-09-06
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来源:两江科技评论

       非厄米物理学描述了一个广泛的量子和经典系统。在量子情况下,非厄米算符模拟了系统与Hilbert空间之外的自由度的耦合,如储层或测量装置。在经典物理学中,非厄米矩阵通常表征光学系统,如光子晶体,但也包括机械和声学超材料,以及电路。

 

       尽管他们的多样性,上述例子都是将增益和损耗作为他们共同的非厄米性物理起源。当量子系统与外部槽耦合时,可能会失去或获得准粒子。在光学中,光子的增益和损耗导致复值折射率,从而得到利用非厄米矩阵的有效描述。类似地,机械系统和电路中的非厄米性是由于摩擦产生的能量耗散和电阻引起的焦耳热。因此,在所有这些例子中,系统所支持的量子波或经典波都与复特征值相关联。实部编码它们的激发能量或频率,而虚部描述它们的衰减或放大速率。

 

       近日,德国理论固体物理研究所的Selma Franca等人引入一个非厄米物理领域的替代途径,它既不涉及增益也不涉及损耗。相反,复特征值来自于从绝缘体边界反向散射的波的振幅和相位差。作者证明了对于Wigner-Dyson类的强拓扑绝缘体,反射波是由反射矩阵表征的,反射矩阵表现出非厄米趋肤效应。这导致了一个非常规的Goos-Hänchen效应:由于非厄米拓扑,波在反射上经历横向移动,即使在正常入射时也是如此。相关工作发表在《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上,并被选为编辑推荐文章。(郑江坡)

 

 

      文章链接:10.1103/PhysRevLett.129.086601

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