Forscher unterdrücken nicht-hermitesche Effekte durch „falsche“ Magnetfelder

Aufgrund des Vorhandenseins nicht-hermitescher Komponenten neigen Wellenintensitäten dazu, sich an der Systemgrenze zu lokalisieren, was dem nicht-hermiteschen Skin-Effekt entspricht. Das Skin-Verhalten ist durch die Topologie geschützt und somit unempfindlich gegenüber geringfügigen Änderungen. Dennoch wurde kürzlich gezeigt, dass der nicht-hermitesche Skin-Effekt durch reale Magnetfelder unterdrückt werden kann.

Zhang, Xue und Zhangs Doktorand Hau Tian Teo fragten sich: „Kann ein ‚falsches‘ Magnetfeld – ein pseudomagnetisches Feld – auch den nicht-hermiteschen Hauteffekt unterdrücken?“ Anschließend führte das Team theoretische Berechnungen an einem zweidimensionalen Gitterarray durch, um die Topologie und Bewegung des Hautverhaltens zu untersuchen.

Durch Einschalten des Pseudomagnetfelds entdeckte das Team, dass die Hautzustände in die Masse gedrückt werden können. „Diese Bewegung von der Haut zur Masse kann anhand einer theoretisch vorhergesagten Flugbahn genau verfolgt werden“, schlägt Teo vor. Zusätzlich zur Bewegung spiegelt sich die Unterdrückung in der Reduzierung der topologischen Zahl wider.

Obwohl es sich hierbei um eine nicht-hermitesche Umgebung handelt, fand das Team auch heraus, dass das pseudomagnetische Feld auch die flachen Energieniveaus wiederherstellen kann, als ob es sich um ein hermitesches System handeln würde. „Zusammen mit der genauen Position des Zustands können wir sogar seine flachen und quantisierten Energieniveaus verfolgen. Dies könnte zur präzisen Lokalisierung von Zuständen im Raum und in der Energie beitragen“, sagt Xue.

„Diese aufregenden neuen Ergebnisse bieten eine zeitumkehrinvariante Möglichkeit, nicht-hermitesche Systeme zu steuern. Da unser ‚falsches‘ Magnetfeld unverändert bleibt, wenn wir den Zeitpfeil umkehren, könnte dieses Protokoll vielversprechend für die Steuerung klassischer Wellengeräte sein, die dazu in der Lage sind.“ Sie beherbergen den nicht-hermiteschen Skin-Effekt, sind aber gegenüber Magnetfeldern inert“, schlägt Zhang vor.

Die Arbeit trug den Titel „Pseudomagnetische Unterdrückung des nicht-hermitischen Hauteffekts“. veröffentlicht In Wissenschaftsbulletin.

Die Studie wurde von Prof. Baile Zhang (School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University) und Prof. Haoran Xue (Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong) geleitet.