Minimization of phonon-tunneling dissipation in mechanical resonators
微米级和纳米级机械谐振器最近已经成为用于先进技术应用（例如，移动通信和惯性传感器）的普遍存在的装置，并且作为用于基础科学工作的新颖工具。它们的性能在许多情况下受到机械阻尼的有害影响的限制。在这里，我们报告了一个显着的进步，了解和控制一般的机械谐振器中的支持引起的损失。我们首先介绍一个有效的数值求解器，基于“声子隧穿”的方法，能够预测高品质的机械谐振器的设计限制阻尼。此外，通过仔细的设备工程，我们隔离支持引起的损失，并进行第一次严格的实验测试，这种损失机制的强几何依赖性。我们的结果与理论非常吻合，证明了我们方法的预测能力。结合互补耗散机制的最新进展，我们的声子隧穿求解器代表了一个重要的一步，准确预测的机械品质因数。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrode configuration and electrical dissipation of mechanical energy in quartz crystal resonators
用单片压电石英晶体制成的机械谐振器在研究新的物理现象方面有着广阔的应用前景。毫米尺寸的石英谐振器具有高的机械品质因数（$Q$），非常适合研究量子体系中的弱耦合或长时间尺度。然而，通过机械支撑的能量损失对获得高品质因数构成严重的限制因素。在这里，我们调查如何在深低温下的石英谐振器的$Q$可以限制由几种类型的损失有关的锚定。我们首先介绍的手段，以减少机械损失超过一个数量级的无箝位计划，获得$Q$ -因素的最低剪切模式的$10^8$。我们可以排除磁盘上的铝金属化或键合线作为耗散源的广泛覆盖。然而，我们发现一个戏剧性的减少的$Q$ -因素伴随着一个电极配置，涉及强集中的振动在磁盘中心。我们提出了一个电路模型，占减少机械$Q$ -因素方面的电损耗。特别是，我们展示了如何限制因素的损失可以是小欧姆耗散接地连接，这可以被解释为电锚的机械设备的损失。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Thermal dissipation in the quantum Hall regime in graphene
由于拓扑保护的存在，拓扑系统中的后向散射和耗散都不会发生。在这里，我们表明，热耗散可以发生在量子霍尔（QH）制度在石墨烯的耗散源的存在下，虽然霍尔平台和零纵向电阻仍然存在。在霍尔平台区，耗散沿收缩区的下游手性流动方向出现，但在霍尔平台区，耗散主要发生在体相。此外，耗散过程伴随着能量分布从非平衡到平衡的演化。这表明拓扑既不禁止耗散的出现，也不禁止熵的增加，这为拓扑系统的耗散性研究开辟了新的课题。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall
Non-contact dissipation on the surface of charge density wave materials
电荷密度波（CDW）脱钉和滑动引起的体电损耗是一个经典的课题。我们提出了一种新的本地，纳米级的机制，描述发生的机械耗散峰的动力学的原子力显微镜针尖振荡以上的CDW材料的表面。局部表面2 $π$滑动的CDW相预测发生引起的机械滞后和大耗散在离散的尖端表面距离。我们的静态和动态数值模拟结果被认为与最近在NbSe $_2$上进行的实验相关;还讨论了应该观察到类似效应的其他候选系统。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall
Generalized dissipation dilution in strained mechanical resonators
具有高品质因数的机械谐振器在精密实验中具有相关性，范围从引力波检测和力感测到量子光学力学。众所周知，梁和膜在受到拉应力时会表现出具有增强的品质因数的弯曲模式。这种增强的机制一直是一个争论的主题，但通常归因于弹性能被无损势“稀释”。在这里，我们澄清的起源是张力和应变的几何非线性的组合的无损潜力。我们提出了一个一般的理论耗散稀释，适用于任意的谐振器的几何形状，并讨论为什么这种效果是特别强的弯曲模式的纳米机械结构具有高的纵横比。将该理论应用于非均匀双固支梁，分析了如何通过改变梁的形状来实现“软固支”、薄固支和几何应变工程，从而提高耗散稀释度，并推导出耗散稀释度的极限。
2018-07-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Dissipation-induced nonlocal phase-coherent transport in a topological superconductor
L. D. Landau Institute for Theoretical Physics（列夫·朗道理论物理研究所）；Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS（基连斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院库兹巴斯科学中心联邦研究中心）；National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)（莫斯科工程物理国立研究大学）；Laboratory for Condensed Matter Physics, HSE University（高等经济学院凝聚态物理实验室）
该研究证明耗散可替代库仑阻塞，在基塔耶夫链与马尔可夫浴耦合系统中实现非局域相位相干输运，其非局域电导达到局域水平，并确立耗散为控制马约拉纳量子隐形传态的工具。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall
Metallic coatings of MEMS at low temperatures: stress, elasticity and non-linear dissipation
我们提出了在低温下进行的机械测量基于MEMS的微机电结构（MEMS）涂有金属层。两个非常不同的涂层，以说明本方法的能力，即（软）铝和（硬）铌氧化物。温度被用作访问材料属性的控制参数。我们受益于低温技术，以提取在低温真空中的第一机械谐振模式的相位分辨测量。通过对相同样品重复实验，在多次金属沉积之后，我们可以准确地确定涂层对表面应力、附加质量、附加弹性和阻尼方面的机械性能的贡献。解析理论表达式推导并用于拟合数据。利用该技术提供的极宽的动态范围，我们可以测量薄金属膜的滞弹性。描述金属的动力学的关键参数进行了分析，以提供新的实验基础，为未来的理论建模的基础机制。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall
Dissipation Enhanced Unidirectional Transport in Topological Systems
本文研究窄量子反常霍尔系统边缘耗散对输运的影响，发现耗散可通过点能隙拓扑诱导能隙闭合，从而显著增强另一边缘的单向输运，并用耦合手性边缘态模型解释低能物理。
2023-11-16 cond-mat.mes-hall
Mechanical dissipation by substrate-mode coupling in SiN resonators
最先进的纳米机械谐振器被誉为下一代时钟、滤波器、谐振传感器和量子技术的核心组件。要实际构建这些技术，需要将微芯片、谐振器和读出系统单片集成。虽然人们普遍认为，将微芯片基板安装到系统中可以极大地影响高Q谐振器的性能，但由于影响耗散的各种物理过程和因素，系统的研究仍然难以实现。在这里，我们分析了一种机制，通过这种机制，基板耦合到谐振器上制造的，并通过实验证明，这种耦合可以增加纳米机械谐振器的机械耗散时，谐振器和基板的谐振频率一致。更一般地，我们然后示出了类似的耦合机制可以存在于两个相邻的谐振器之间。由于基片模式耦合机制强烈依赖于谐振器在基片上的位置和基片的安装，这项工作提供了高精度纳米机械技术的关键设计准则。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Edge states of mechanical diamond and its topological origin
本文对金刚石晶格上弹簧-质量模型的经典力学-机械金刚石进行了拓扑讨论。它的频率色散在受手征对称性保护的三维布里渊区（BZ）中具有固有的节结结构。线节点的拓扑变化证明与修改的张力。投影到二维BZ中的线节点形成回路，其特征在于由0和$π$量化的Zak相位。与边界，边缘状态进行了讨论的Zak相位和绕组数量。它建立了机械金刚石的体积-边缘对应关系。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall
Dissipation in a topological Josephson junction
低维超导体的拓扑结构在量子信息中有着广泛的应用，并且具有揭示量子物质新相的潜力，因此近年来引起了人们的极大兴趣。实际应用中的一个潜在问题是相位滑移的存在，打破相位相干。非拓扑超导体中的耗散抑制了相位滑移，并可以恢复长程序。在这里，我们研究的拓扑约瑟夫森结中的耗散的作用。我们表明，拓扑结构和耗散的综合效应保持相位和反相位滑移强烈相关，使设备是超导的，即使在非拓扑设备将电阻的条件下。电阻性转变发生在耗散的临界值处，该临界值比常规约瑟夫森结预期的耗散小四倍。我们建议，这种差异可以作为一个强大的拓扑超导性的实验签名。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Micro-Electro-Mechanical Systems
我们探讨微机电系统（MEMS）的动力学拓扑方面，这是一个电路系统和质量弹簧系统的组合。最简单的例子是电容器和弹簧的顺序链。结果表明，这样的链表现出新的拓扑动力学相对于它的振荡模式。一方面，当系统自由振荡时，系统服从Su-Schrieffer-Heeger模型，拓扑荷由缠绕数给出。拓扑和平凡的阶段区分通过测量最外层板的动态。另一方面，当它经历周期性运动的时间，该系统是由一个反转对称三聚体模型，和拓扑相位的特征在于由反转对称指标。出现拓扑边缘状态，这是很好的信号通过测量机电阻抗共振。我们的结果将打开一个有吸引力的领域的拓扑MEMS。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall
Emergent Energy Dissipation in Quantum Limit
本研究针对拓扑系统量子极限下是否存在能量耗散的问题，提出石墨烯量子霍尔平台区耗散的微观图像，发现非平衡电子弛豫沿边缘态产生焦耳热，建议通过局域温升实验验证并重新关注拓扑电路耗散。
2024-01-11 cond-mat.mes-hall
Robust temporal pumping in a magneto-mechanical topological insulator
通过1维（1D）波导通道的能量传输会受到亚波长无序的影响，导致不期望的局部化和反向散射现象。然而，量子化的无序弹性输运是观察到的边缘电流的2维（2D）拓扑带绝缘体与破缺的时间反转对称性。拓扑泵能够通过利用泵送参数（空间或时间）作为人工维度来将这种高维拓扑绝缘体现象降低到较低维度。在这里，我们展示了第一个时间拓扑泵，产生按需，强大的运输机械能使用一维磁机械超材料。我们的实验表明，该系统是唯一的弹性缺陷发生在空间和时间我们的研究结果开辟了一条新的路径探索高维拓扑物理与时间作为一个合成维度。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall
Nanomechanical Dissipation and Strain Engineering
纳米机械谐振器在从生物化学传感器到移动通信、量子计算、惯性传感和精确导航的各种技术中具有应用。机械共振的品质因数对于许多应用是关键的。直到最近，机械品质因数很少超过一百万。然而，在过去的几年里，已经开发了新的方法来超越这一界限。这些方法涉及纳米机械谐振器的结构的仔细工程设计，包括使用声学带隙和嵌套结构来抑制耗散到衬底中，以及使用耗散稀释和应变工程来增加机械频率并抑制固有耗散。它们一起使品质因数在室温下达到近十亿的值，从而导致异常低的耗散。这篇评论的目的是提供一个教学介绍这些新方法，主要针对读者谁是新的领域，连同现有的国家的最先进的概述，什么可能在未来，并对这些极高品质的谐振器的未来应用的角度。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Rules for dissipationless topotronics
本研究针对拓扑系统电输运中存在能量耗散的问题，提出无耗散设计的模式数匹配判据，指出高陈数Chern绝缘体的必要性，并设计出满足判据的无耗散拓扑分流与集流器件，为拓扑电子学发展奠定基础。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall
Nonlinear damping in mechanical resonators based on graphene and carbon nanotubes
碳纳米管和石墨烯可以制造出色的纳米机械谐振器。它们有望用于各种科学和技术应用，包括质量，力和电荷的传感，以及介观尺度下量子现象的研究。在这里，我们发现纳米管和石墨烯谐振器的动力学实际上是非常奇特的。我们提出了一个前所未有的情况下，机械耗散完全由非线性阻尼。作为一个惊人的结果，品质因数Q强烈地依赖于运动的幅度。这种情况是从根本上不同于其他谐振器，其耗散是由线性阻尼项占主导地位。我们认为，这种差异源于碳纳米管和石墨烯的降维。此外，我们利用非线性性质的阻尼，以提高品质因数的纳米管/石墨烯谐振器。
2011-03-09 cond-mat.mes-hall
Charge density wave surface phase slips and non-contact nanofriction
电荷密度波（CDW）脱钉和滑动引起的体电损耗是一个经典的课题。我们提出了一种新的本地，纳米级的机制，描述发生的机械耗散峰的动力学的原子力显微镜针尖振荡以上的CDW材料的表面。局部表面2 $π$滑动的CDW相预测发生引起的机械滞后和大耗散在离散的尖端表面距离。我们的静态和动态数值模拟的结果被认为是相关的NbSe $_2$最近的实验，其他候选系统中，类似的效果应该是观察到的也进行了讨论。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall
Corner states in second-order mechanical topological insulator
本文通过数值模拟和实验研究了带有六边形螺栓的连续弹性板的角点状态。在保持C6晶体对称性的同时，系统可以从拓扑平凡的构型转变为非平凡的构型。我们通过邻接平凡和非平凡的拓扑构型来创建60°和120°的界面角。由于螺栓和连续弹性板之间存在着丰富的相互作用，我们发现了各种各样的角点状态。值得注意的是，一些角态是高度局域化和可调的。利用这一特性，我们实验证明了单向角定位在Z形畴壁。
2020-09-08 cond-mat.mes-hall
Dissipation-assisted preparation of topological boundary states
本研究以Su-Schrieffer-Heeger模型和Kitaev链为例，通过计算稳态密度矩阵发现系统边界附近的实验可实现键耗散可辅助制备母哈密顿量的拓扑边界态（不受初始态或填充影响），为拓扑边界态制备提供新见解。
2024-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Role of dissipation dilution in achieving high mechanical quality factors in van der Waals resonators
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walter Schottky Institute and Physics Department, Technical University of Munich（沃尔特·施科特基研究所与物理系，慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本研究针对范德华材料未利用耗散稀释提升机械品质因子的问题，采用无聚合物剥离技术制备单层MoS₂鼓，结合耗散稀释模型分析损耗机制，实现了4K下单层MoS₂鼓的高品质因子，证实耗散稀释是实现高机械品质因子的关键机制，为原子级薄谐振器用于量子传感等提供了平台。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanical detection of sub-band mobilities of two-dimensional electron gas on reduced SrTiO$_3$(001) surface
University of Basel（巴塞尔大学）
通过低温原子力显微镜与扫描隧道谱结合，研究了机械振荡器与STO二维电子气的相互作用，揭示了载流子在能子带中的输运机制和电导特性。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of dissipation-free topological edge states in quadratic open fermions
本文证明一般二次开放费米子系统不存在受耗散隙保护的零耗散拓扑边缘态，通过将Lindblad生成元映射为非厄米矩阵并证明其可绝热变形为拓扑平凡厄米矩阵，为开放费米子系统的鲁棒拓扑现象划定了明确边界。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Hierarchical tensile structures with ultralow mechanical dissipation
结构层次存在于无数的生物系统中，并改善了从埃菲尔铁塔到光学腔的人造结构。分层超材料利用多个尺寸尺度的结构来实现新的和高度期望的特性，这些特性可以与组成材料的特性显著不同。在刚性由静态张力提供的机械谐振器中，由于非常规形式的软夹持，结构层次可以将基模的耗散降低到超低水平。在这里，我们采用分层设计的氮化硅纳米机械谐振器和实现二进制树形谐振器的品质因数高达$10^9$在107 kHz的频率，达到悬浮粒子的参数政权。谐振器的热噪声限制力的灵敏度达到$740\ \mathrm{zN/\sqrt{Hz}}$在室温下和$\mathrm{90\ zN/\sqrt{Hz}}$在6 K，超过了国家的最先进的杠杆目前用于力显微镜。我们还发现，二叉树谐振器的自相似结构导致分数谱维数，这是分形几何的特征。此外，我们表明，分层设计原则可以扩展到2D蹦床膜，我们制作超低耗散膜适合干涉位置测量的法布里-珀罗腔。分级纳米机械谐振器在力感测、信号转导和量子光学力学中开辟了新的途径，其中低耗散是至关重要的，并且具有基模的操作通常是有利的。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Dissipation driven boundary localization in higher order topological insulators
Center for Advanced Quantum Studies, School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院量子前沿研究中心）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
研究Bernevig-Hughes-Zhang型二阶拓扑绝缘体，通过非均匀自旋依赖边界耗散，使边界态局域于耗散畴壁，不改变体拓扑，数值计算验证了该结论。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipation-induced Half Quantized Conductance in One-dimensional Topological Systems
研究具有增益和损耗的 Su-Schrieffer-Heeger 模型，发现耗散可在拓扑非平庸相中诱导出半量子化电导，揭示了1D拓扑系统量子化输运的新机制。
2025-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Dissipation across the ultrastrong-coupling regime of nanomechanical quantum Rabi systems
Université de Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学、法国国家科学研究中心、LOMA实验室）
本文针对纳米机械量子拉比系统超强耦合区的耗散问题，提出基于慢变浴谱近似的玻恩-马尔可夫框架，建立了从弱非谐到强非谐区的耗散统一描述，给出了声子阻塞演化等实验相关预测。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological Node-Lines in Mechanical Metacrystals
拓扑声波和弹性波是近年来兴起的一个令人兴奋的交叉学科领域，目前主要集中在低维结构和模型系统上。在这里，我们展示了数值模拟的弹性波拓扑节点线在三维机械超晶带状或鼓面状表面状态。这些二维拓扑表面状态提供了前所未有的，强大的亚波长限制的弹性波。从材料和对称性两个方面揭示了拓扑力学超材料的设计原则，并将其与基本守恒定律和非对称空间群联系起来。我们的研究为三维机械超材料和拓扑波动力学之间的协同作用铺平了道路。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Dissipation in a Time-Multiplexed Photonic Resonator Network
拓扑相位具有鲁棒的边缘状态，可以防止缺陷和无序的影响。这些状态的鲁棒性为设计能够容忍制造误差和适应环境波动的技术提供了机会。虽然大多数拓扑相位依赖于保守或厄米特耦合，但最近的理论工作已经将保守耦合和耗散耦合结合起来，为超冷原子和光子学提出了新的拓扑相位。然而，由于纯粹的耗散耦合而产生的拓扑相仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们实现耗散耦合版本的两个突出的拓扑模型，苏-Schrieffer-Heeger（SSH）模型和哈珀-霍夫施塔特（HH）模型，在一个时间复用的光子谐振器网络的合成维度。我们观察了SSH和HH模型的拓扑边缘态，测量了SSH模型的能带结构，并在SSH模型的平凡相和拓扑相之间诱导了拓扑相变。与保守耦合的拓扑相位形成鲜明对比，我们的网络的拓扑相位产生的频带的耗散率，具有非平凡的拓扑不变量，这些拓扑相位的边缘状态表现出孤立的耗散率，发生在散装耗散带之间的间隙。我们的研究结果展示了耗散耦合的能力，使时间反演对称性破缺拓扑相位与非零陈数，这已被证明具有挑战性的实现在光域。此外，我们的时间复用网络，其实现多个合成维度，动态和非均匀耦合，和时间反演对称性破缺合成规范场的能力，提供了一个灵活的和可扩展的架构，为未来的工作在合成维度。
2021-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Ising chain with topological degeneracy induced by dissipation
量子自旋系统的基态简并是非平凡拓扑的一个特征，当它是带隙的并且对无序扰动是鲁棒的时。相应的量子相变（QPT）通常由实参数驱动。基于精确解和数值模拟，研究了具有两个横向场（一个实场和一个虚场）的非厄米伊辛链。我们证明了拓扑简并仍然存在，并可以从一个拓扑平凡相的厄米特系统的虚横场。拓扑简并对随机虚场是鲁棒的，因此预期在实验中不受自发衰变的无序耗散的影响。其基本机制是非定域对称性，它只出现在热力学极限，并涉及量子自旋系统中的两类QPT，分别植根于拓扑秩序和对称性破缺。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Topological transport in the steady state of a quantum particle with dissipation
本文研究了在耗散存在的情况下，量子粒子在一维晶格上跳跃的稳态拓扑输运。该模型表现出丰富的相结构，在稳定状态下的平均粒子速度发挥非平衡序参量的作用。在每个相位内，平均速度与拓扑缠绕数和量子跳跃之间的平均时间的倒数成比例。虽然平均速度平滑地依赖于每个相内的系统参数，但在相变点处出现非分析行为。我们表明，某些类型的空间边界区域之间的不同阶段实现主机的拓扑束缚态的数量是等于绕组数量之间的差异，表征的相位在边界的两侧。这些拓扑束缚态是动力学的吸引子;在缠绕数改变超过一个的情况下，当穿过边界时，拓扑束缚态的子空间形成耗散系统的暗的、无消相干的子空间。最后，我们讨论了如何我们描述的动力学可以实现在一个简单的腔或电路QED设置，拓扑边界模式出现作为一个强大的相干态的光场。
2018-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Atomistic Modelling of Energy Dissipation in Nanoscale Gears
分子和固态齿轮构成了纳米级机械的基本组成部分。该领域制造技术的最新实验进展为更好地描绘分子级机械装置工程的最终目标的路线图做出了巨大贡献。为了补充实验研究，计算机模拟发挥了宝贵的作用，因为它们允许解决，原子级的分辨率，各种基本问题，如纳米级齿轮系的角动量的传输和能量耗散的机制，在这样的长度尺度。我们在本章中回顾我们解决后一个问题的工作。我们的计算方法是基于经典的原子分子动力学模拟。讨论了两个基本问题：（i）吸附在表面上的旋转固态纳米齿轮的主导能量耗散通道，以及（ii）在由石墨烯纳米盘和分子尺度齿轮组成的异质齿轮副中旋转运动和摩擦过程的传递。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
A method for mechanical generation of radio frequency fields in nuclear magnetic resonance force microscopy
提出了一种利用机械探测器的高次模作为射频源的超低损耗磁共振力显微镜（MRFM）的新方法。这种方法允许在样品上进行MRFM，而无需靠近射频源。此外，由于射频源需要电流，使耗散，我们的方法使核磁共振实验在超低温。消除对片上射频源的需要是迈向可广泛应用于凝聚态物理的MRFM的重要一步。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Dissipation-Induced Steady States in Topological Superconductors: Mechanisms and Design Principles
L.D. Landau Institute for Theoretical Physics（列夫·朗道理论物理研究所）；Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS（基连斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心联邦研究中心）；Laboratory for Condensed Matter Physics, HSE University（高等经济大学凝聚态物理实验室）
研究拓扑超导体中非平衡退相干稳态的条件，通过环境耗散场影响下存在不成对马约拉纳模式的拓扑超导体，建立平衡马约拉纳零模与非平衡动能零模之间的对应关系，并提出通过控制耗散工程稳定退相干稳态的方法。
2026-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanical Weyl Modes in Topological Maxwell Lattices
拓扑机械结构具有受拓扑不变量保护的鲁棒特性。在这封信中，我们研究了一个家庭的变形正方形晶格，显示拓扑保护的零能量体模类似的无质量费米子模式的外尔半金属。我们的研究结果适用于足够复杂的晶格满足麦克斯韦标准的相同数量的约束和自由度。我们证明，这样的系统表现出对相反的电荷外尔点，对应于零频率的体模，可以出现在布里渊区的原点，并远离区域边缘（或返回到原点），在那里他们湮灭。我们证明，这些外尔点的存在导致波数依赖计数的拓扑力学状态在自由表面和域壁。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Chiral topological phases in designed mechanical networks
质量-弹簧网络（MSNs）长期以来一直被用作许多生物和工程系统的近似描述，从肌动球蛋白网络到机械桁架。在过去的十年中，MSNs重新吸引了理论兴趣，作为具有奇异性质的声子超材料的模型，如负泊松比，负有效质量或带隙振动光谱。MSNs的一个实际优点是它们的调谐，这允许反向设计具有预定带隙的材料。基于这一事实，我们在这里证明，设计的MSN，当受到科里奥利力，可以主机拓扑保护的手性边缘模式在预定的频率，从而使强大的单向传输的机械波。与最近发现的其他拓扑材料类似，MSNs的拓扑相可以通过与时间反演对称性破缺相关的陈省身不变量进行分类。
2019-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Mechanical analogue of a Majorana bound state
拓扑非平凡电子系统的发现开启了凝聚态研究的新时代。从拓扑绝缘体到拓扑超导体和Weyl半金属，现在已经理解，电子系统中一些最显著和鲁棒的相（例如，量子霍尔或反常量子霍尔）是拓扑保护的结果。这些强大的想法最近也开始在玻色子系统中进行探索。拓扑保护的声学，机械和光学边缘状态已被证明在一些系统中，重新创建必要的拓扑条件。这种没有反向散射的传播状态可以在通信和能源技术中找到重要的应用。在这项工作中，我们证明了一个拓扑约束状态，一个不同的类的非传播保护状态，不能被破坏的局部扰动的机械模拟。这些在电子系统中是众所周知的，例如拓扑超导体中的马约拉纳束缚态，但在玻色子环境中基本上尚未探索。我们通过在一个二维机械蜂窝超晶格上产生一个凯库勒畸变涡旋来实现拓扑束缚。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
SAW interdigitated transducers as topological mechanical metamaterial
建立了一种描述声表面波叉指换能器（IDT）各电极机械位移和电流的格点模型。叉指换能器的每个电极被视为一个质量块，它通过弹簧与相邻的电极机械连接，并通过电容器与相邻的电极电气连接。一个典型的SAW叉指换能器的导纳进行了模拟，并与精确的有限元法模拟的结果进行了比较。通过模拟称为打嗝谐振器的IDT结构的导纳来证明该晶格模型的实用性，该IDT结构在带隙的中心具有模式。它示出在这里，该模式是一个拓扑保护的边缘状态所描述的1D Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型。打嗝谐振器已经在商业产品中使用了几十年，因此它可以被认为是第一种大规模生产的拓扑机械超材料。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Strained crystalline nanomechanical resonators with ultralow dissipation
在应变机械谐振器中，拉伸应力和几何非线性的同时发生显著地降低了损耗。这种现象，耗散稀释，采用在镜面悬浮的引力波干涉仪和在纳米级，其中软夹持和应变工程允许极高的品质因数。然而，这些技术迄今为止仅应用于非晶材料，特别是氮化硅。晶体材料在低温下表现出显著较低的固有阻尼，这是由于在本体中不存在两级系统，如在韦伯棒和硅光机械腔中所利用的。因此，将耗散稀释工程应用于应变晶体材料可以实现极低损耗的纳米机械谐振器，这是由于降低的内部摩擦、高固有应变和高屈服强度的组合。开创性的工作尚未充分利用这一潜力。在这里，我们证明了单晶应变硅，高迁移率晶体管的材料开发，可以用来实现超低损耗的机械谐振器。我们观察到，高纵横比（$>10^5$）应变硅纳米串支持MHz的机械模式，品质因数超过$10^{10}$在7 K，10倍的改善，在氮化硅中报告的值。在7 K时，热噪声限制力灵敏度约为$45\ \mathrm{{zN}/{\sqrt{Hz}}}$ -接近碳纳米管的灵敏度-加热速率仅为每秒60量子。我们的纳米机械谐振器表现出比最原始的宏观振荡器更低的耗散，并且它们的低质量使它们特别有希望用于量子传感和转导。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Single-crystal diamond low-dissipation cavity optomechanics
单晶金刚石腔光学机械设备是混合量子系统的一个很有前途的例子：通过将机械共振耦合到光和电子自旋，它们可以使光子控制固态量子比特的新方法成为可能。然而，从高质量的金刚石芯片实现腔光学机械器件一直是一个突出的挑战。在这里，我们展示了单晶金刚石腔光学机械设备，可以使光子-声子-自旋耦合。观察到腔光机械耦合到$2\,\text{GHz}$频率（$f_\text{m}$）机械共振。在室温环境条件下，这些共振具有低耗散（机械品质因数，$Q_\text{m} > 9000$）和高频率的记录组合，其中$Q_\text{m}\cdot f_\text{m} \sim 1.9\times10^{13}$足以实现室温单声子相干。该系统在红外和可见光波长处具有高的光学品质因数（$Q_\text{o} > 10^4$）共振，几乎是边带分辨的，并且具有光机械协同性$C\sim 3$。通过辐射压力激发的机械自振荡，其31 pm的振幅被预测为提供0.6 MHz的耦合率到金刚石氮空位中心基态跃迁（6 Hz /声子），和$\sim10^5$更强的耦合率到激发态跃迁的金刚石电子自旋的设备的光机械控制的潜力被证明。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological Amplification of the Bosonic Kitaev Chain with Non-Uniform Loss
本文研究玻色子 Kitaev 链拓扑放大对在位损耗的鲁棒性，比较均匀与非均匀耗散构型，发现隔点损耗可在超过非厄米能隙时保持放大，而奇数晶胞首点损耗会引发临界拓扑相变。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topologically Protected Transport in Engineered Mechanical Systems
本文综述工程机械系统中振动波的拓扑保护输运，梳理相关概念、实现方法、实验平台、挑战及前景。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Light-induced anomalous Hall effect in massless Dirac fermion systems and topological insulators with dissipation
利用具有唯象耗散的量子Liouville方程，研究了分别模拟石墨烯和拓扑绝缘体的无质量和有质量Dirac费米子系统的输运性质.无质量狄拉克费米子系统不存在本征的霍尔效应，但在圆偏振激光场作用下，作为光驱动非平衡态的一种性质，它表现出霍尔电流。通过微观分析，我们发现光生霍尔效应主要来源于光生载流子在动量空间分布的不平衡，虽然出射Floquet-Berry曲率也有非零贡献。我们进一步计算了具有本征霍尔效应的大质量狄拉克费米子系统的霍尔输运性质，以研究本征拓扑贡献和非本征光生布居贡献的相互作用.结果表明，在强场区，光生载流子布居数不平衡的贡献变得显著，并克服了本征贡献。这一发现清楚地表明，材料的固有输运性质可以被外部驱动覆盖，并可能为材料输运性质的超快光学控制开辟一条道路。
2019-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mechanical configurable nanopatterning of polar topological states and formation of post-skyrmion
在铁电系统中的可控相变和纳米图案化的拓扑状态在外部刺激下是至关重要的实现在纳米电子器件，如逻辑，存储器，赛道等的潜在应用在这里，使用相场模拟，我们证明了在铁电超晶格中的极性skyrmions通过施加外部局部压应力通过原子力显微镜（AFM）的尖端的机械操纵。观察到不同的切换路径：在小到中等的力（<1 uN）下，skyrmions合并形成长条;而增加施加的负载（例如，2 μ N以上）导致自发极化被抑制，形成一种新的亚稳拓扑结构，即后skyrmion。它是通过将多个meron连接到中心Bloch skyrmion上来构建的，显示出1.5（2 uN以下）或2（3 uN以下）的拓扑电荷。我们进一步设计了一种机械纳米图案化工艺，其中条纹可以通过移动AFM针尖（写入）形成设计的图案，其也可以在施加的电场（擦除）下切换回全skyrmion状态。我们相信这项研究将刺激进一步的兴趣，通过机械力的极性拓扑相的机械操纵和纳米图案化。
2022-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder in dissipation-induced topological states: Evidence for a different type of localization transition
对非平衡量子相变的探索经常受到驱动和耗散的趋势的阻碍，从而产生有效温度，导致经典行为。当耗散被设计成驱动系统进入一个非平凡的量子相干稳态时，这会有所不同吗？在这项工作中，我们揭示了这个问题，通过研究最近引入的耗散引起的陈拓扑状态的无序的影响，并检查厄米稳态密度矩阵或纠缠哈密顿的本征模。我们发现，类似于平衡，每个朗道带有一个单一的离域水平附近的中心。然而，使用三种不同的有限尺寸标度方法，我们表明，临界指数$ν$描述接近离域状态时的本地化长度的分歧是显着不同的平衡，如果无序引入到非耗散部分的动力学。这表明在冷原子实验中可以获得一种不同类型的非平衡量子临界普适性类。
2021-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Damping and non-linearity of a levitating magnet in rotation above a superconductor
本文研究了超导体上方悬浮运动磁体的耗散。利用光学跟踪技术分析了旋转运动。它显示出显着的规律性，以及长达数小时的阻尼时间。通过比较14种不同的磁配置，详细研究了磁阻尼的贡献，并指出了与振幅相关的耗散机制。机械旋转运动的非线性动力学也揭示和描述了一个有效的Duffing模型。所获得的悬浮磁体与其环境耦合的图像揭示了它们作为高精度物理超低耗散机械振荡器的潜力。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Topological Mechanics from Supersymmetry
在拓扑力学中，用电子紧束缚模型识别机械系统的刚度矩阵，可以从相关的电子能带结构推断机械系统的拓扑特性，例如“松弛”边界模式的出现。在这里，我们介绍了一种方法来系统地构建拓扑力学系统的精确超对称（SUSY），涉及玻色子（机械）和费米（例如电子）的自由度。作为例子，我们讨论机械类似物的Kitaev蜂窝模型和二阶拓扑绝缘体与松软的角落模式。我们的超对称结构自然地定义了迄今未探索的拓扑不变的玻色子（力学）系统，如玻色子威尔逊圈运营商，制定了超对称相关的费米贝里曲率。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Fast and high-fidelity transfer of edge states via dynamical control of topological phases and effects of dissipation
Hokkaido University（北海道大学）；National Institute of Technology, Asahikawa College（国立长春冈技术短期大学）；RIKEN（理化学研究所）；Ritsumeikan University（立命馆大学）；Osaka University（大阪大学）；The University of Tokyo（东京大学）
提出通过动态移动畴壁实现边缘态高保真转移的协议，基于洛伦兹不变性和相对论效应，在一维量子行走中验证，并分析比特翻转和退相耗散对转移效率的影响。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Dissipation induced Majarona $0$- and $π$-modes in a driven Rashba nanowire
BITS Pilani-Hyderabad Campus（比拉理工学院海德拉巴校区）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究周期性驱动Rashba纳米线在耗散环境中的拓扑Majorana模及平凡模的产生与鲁棒性。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipation Enhanced Asymmetric Transport in Quantum Ratchets
从理论上研究了零温条件下粒子在周期非对称势场中的量子力学运动。基于半经典近似，我们发现，在弱振荡场的存在下，即使平均没有宏观场梯度，从一个局部极小值到下一个局部极小值的隧穿几率也是不对称的.耗散增强了这种不对称性，并导致稳定的单向电流，导致量子棘轮系统。
1997-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Observation of phononic helical edge states in a mechanical 'topological insulator'
拓扑绝缘体的特征在于有限系统的内部和边缘之间的二分法：虽然主体具有非零的能隙，但边缘被迫维持穿过这些能隙的激发。最初是针对受量子力学控制的电子提出的，但对于服从牛顿运动方程的系统是否可以观察到同样的物理现象，这仍然是一个重要的悬而未决的问题。在这里，我们报告的测量表征的集体行为的机械振荡器表现出量子自旋霍尔效应的现象。声子边缘模式被证明是螺旋形的，我们证明了他们的拓扑保护通过对缺陷的稳定性。我们的研究结果打开了大门，拓扑声学元材料的设计，可以利用稳定的表面声子作为可靠的波导。
2015-03-23 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Classification of topological phonons in linear mechanical metamaterials
拓扑声子晶体，类似于它们的电子对应物，其特征在于体积-边缘对应，其中材料的内部决定稳定的表面或边界模式的存在。在机械设置中，这样的表面模式可以用于各种应用，例如波导、振动隔离或静态特性的设计，例如系统的部件自由移动的稳定软盘模式。在这里，我们提供了一个基于局部对称性的拓扑声子分类方案。我们导入和调整非相互作用电子系统的分类，并将其嵌入到机械装置中。此外，我们提供了一组广泛的例子来说明我们的计划，并可用于生成新的模型在未开发的对称类。我们的工作统一了最近大量的拓扑声子文献，并为拓扑表面模式在机械超材料中的未来应用铺平了道路。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Edge Solitons in a Nonlinear Mechanical Topological Insulator
我们报告了在二维机械（声子）拓扑绝缘体中从理论和数值上发现的局域和单向非线性边行波。该晶格由一组具有弱Duffing非线性的摆通过线性弹簧连接而成。我们证明了经典的一维非线性薛定谔方程控制着二维边缘模的包络，并研究了一维中的行波和流氓波在二维中作为边缘孤子的传播。作为拓扑保护的结果，这些边缘孤子持续很长的时间间隔，并通过不规则的边界。
2018-05-08 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.class-ph
Non-Newtonian Topological Mechanical Metamaterials Using Feedback Control
本文介绍了一种不受牛顿动力学约束的拓扑力学超材料的设计方法。机械晶格中的单位单元受到主动反馈力的作用，主动反馈力通过自主控制器进行处理，预编程以实时生成所需的局部响应。作为一个例子，我们专注于量子Halfton模型，这是一个两带系统的方向复杂的耦合项，违反牛顿第三定律。我们证明了所需的拓扑相位，其特征在于手性边缘模式，可以实现在一个类似的机械系统，只有闭环控制。然后，我们表明，我们的方法能够实现，第一次，在机械超材料中的Haldom模型的修改版本。这里，复值耦合以晶格的相对边缘上的模式在相同方向上传播的方式被极化，并且通过反向传播的扩散体模来平衡。所提出的方法是通用和灵活的，并可用于实现任意的晶格参数，如非局部或非线性耦合，时间相关的潜力，非厄米动力学，和更多，在一个单一的平台上。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
