驱动耗散腔阵列中定向放大的拓扑框架

定向放大是指信号根据其传播方向被选择性放大的现象，作为包括量子信息处理等应用的关键资源已引起广泛关注。最近，几种物理上非常不同的定向放大器被提出并在实验室实现。在这项工作中，我们提出了一个基于拓扑的统一框架，以理解驱动耗散腔阵列中的非互易性和定向放大。具体而言，我们揭示了动态矩阵谱上定义的拓扑不变量非零与定向放大 regime 之间的一一对应，其中端到端增益随腔数量呈指数增长。我们解析计算了散射矩阵、增益和反向增益，展示了它们对拓扑不变量值的显式依赖。实现定向放大的参数区间可从拓扑“相图”优雅地获得，这为设计保相和敏感相多模定向放大器提供了指导原则。