非厄米特特举拓扑于 Klein 瓶光子电路
光学
2025-12-24 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
非厄米特物理学已开启一系列在厄米特系统之外无法实现的非平常波动现象， exceptional points（EP）驱动着增强灵敏度、非可逆传输以及独特于非厄米特退相干性的拓扑行为。本文展示了一个可扩展且可重构的硅光子集成电路，能够以高精度模拟任意非厄米特时间演化。通过该可编程平台，我们实现定义在 Klein 瓶拓扑上的两能带非厄米特哈密顿量——这是一种使 exceptional phases 禁止于可定向流形的非定向参数空间。通过芯片上的幅度-相位重构协议，我们在参数空间的多个点处检索完整的复数哈密顿量，并实验性地绘制了其相关费米弧，其中费米弧的虚特征值间隙关闭。测量的费米弧方向揭示了非厄米特特举拓扑：这意味着存在相同电荷的 EPs（或 EP 单极子），其无法在 Klein 瓶上局部消除。我们的结果表明，首次实现了 Klein 瓶上非定向流形的 exceptional 拓扑，确立了一个探索与经典和量子光子学相关的各种荒诞非厄米特和拓扑模型的通用平台。
引用
@article{arxiv.2512.20273,
title = {Non-Hermitian Exceptional Topology on a Klein Bottle Photonic Circuit},
author = {Ze-Sheng Xu and J. Lukas K. König and Andrea Cataldo and Rohan Yadgirkar and Govind Krishna and Venkatesh Deenadayalan and Val Zwiller and Stefan Preble and Emil J. Bergholtz and Jun Gao and Ali W. Elshaari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.20273},
year = {2025}
}