量子光学：非対称モードスイッチングに対する除外点を動的に一回りする

損失や利得を伴う物理系には、時間とともに指数関数的に減衰したり増大したりする共鳴モードがある。そうした2つのモードが、共鳴周波数と、減衰速度か増大速度の両方において合体する際には常に「除外点」が生じ、我々の物理的直感に反する魅力的な現象が生じる。特に興味深い挙動は、状態のフリップや幾何学的位相の蓄積など、除外点を十分ゆっくりと一回りする（encircling）ときに現れると予測されている。除外点の位相構造は実験的に調べられているが、除外点を完全に動的に一回りすることや、それに伴う断熱性の破れの測定はまだ実現されていない。本論文では、除外点を動的に一回りすることは、境界と損失を適切に設計した2モード導波路を通した散乱と似ていることを実証している。我々は、対応する導波路構造から得た実験結果を示す。この構造は、透過過程の間に入射波が除外点の周りを進むように操作するものである。このようにして、モード遷移が生じ、このデバイスは異なる導波路モード間のロバストで非対称なスイッチに変わる。今回の結果によって、基礎研究と実際の応用が交差する領域での、システム制御と状態転送方式における除外点物理の研究が可能になる。

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