Simulating the exchange of Majorana zero modes with a photonic system
马约拉纳零模的实现是激烈的理论和实验研究的中心。不幸的是，他们的交流，可以揭示他们的异国情调的统计需要操纵，仍然超出了我们的实验能力。在这里，我们采取了另一种方法。通过Jordan-Wigner变换，将支持两个Majorana零模的Kitaev链映射到自旋1/2链。我们用光子量子模拟器对自旋系统及其演化进行了实验模拟。这使我们能够探测的几何相位，这对应于交换两个马约拉纳零模式定位在一个三站点链的末端。最后，我们证明了量子信息编码在马约拉纳零模式对本地错误的免疫力，通过模拟器。我们的光子模拟器开辟了一条道路，有效地实现和操纵马约拉纳零模式在复杂的架构。
2016-08-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.optics
Berry Phase in Neutrino Oscillations
本文研究了狄拉克中微子和马约拉纳中微子中微子振荡中的Berry相位。为了有一个Berry相，中微子振荡必须发生在一个变化的介质中，中微子-背景相互作用必须依赖于至少两个独立的密度，并且如果中微子与物质的相互作用仅由标准模型W和Z玻色子交换介导，则必须有CP破坏，这意味着必须至少有三代中微子。CP破坏Majorana阶段不发挥作用，在产生一个Berry阶段。我们表明，一个自然的方式来满足条件的Berry相的产生是有活跃的无菌中微子混合，在这种情况下，至少需要两个活跃和一个无菌中微子。如果有额外的新CP违反风味变化的相互作用，也有可能有一个非零贝瑞阶段只有两代。
2005-05-18 astro-ph hep-ex hep-ph
High-fidelity realisation of CNOT gate in Majorana-based optical platform
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
在Majorana基光平台中，通过拓扑编码和辫形操作实现高保真CNOT门，提升量子计算的可行性。
2025-12-23 cond-mat.str-el quant-ph
Berry phase, Berry Connection, and Chern Number for a Continuum Bianisotropic Material from a Classical Electromagnetics Perspective
量子拓扑绝缘体（PTIs）的性质，如Berry相位、Berry连接和陈数，通常通过在经典麦克斯韦方程和量子力学薛定谔方程之间进行类比来获得，并将两者都写成哈密顿形式。然而，上述量在本质上不一定是量子的，并且对于光子系统，它们可以仅使用经典概念来解释。在这里，我们提供了一个推导和描述的PTI量使用经典的麦克斯韦方程组，我们演示了如何电磁模式可以获得Berry相位，我们讨论了这种效果的后果。我们考虑几个例子，包括波在偏置等离子体中的传播，以及旋转各向同性发射器的辐射。这些概念的讨论没有调用量子力学，可以很容易地从工程电磁学的角度来理解。
2017-01-14 physics.optics quant-ph
Topology of quadrupolar Berry phase of a Qutrit
我们研究了自旋$1$系统的纯四极态（$\langle ψ| \vec{S} | ψ\rangle = 0$）的Berry相位.使用这些状态的马约拉纳恒星表示，我们提供了一个可视化的拓扑（零或$π$）性质的四极Berry相位。证明了四极态的$π$ Berry相是由Majorana星在Bloch球上交换各自的位置而集体跟踪一条闭合路径（一个大圆）引起的.我们还分析了从四极子空间的状态受到静态磁场的动力学的角度来看问题。我们表明，由这样的哈密顿量产生的时间演化限制状态的四极子空间本身，从而产生一个几何相位（Aharonov-Anandan型）量化为零或$π$。将四极子空间映射到纯实态子空间的整体酉变换证明了理解该子空间的拓扑特征及其与反酉对称性的联系的自然方式。
2023-01-23 cond-mat.other quant-ph
Irrational Non-Abelian Statistics for Non-Hermitian Generalization of Majorana Zero Modes
在凝聚态物理中，马约拉纳零模（或马约拉纳费米子）的非阿贝尔统计非常重要，非常奇特，而且完全可靠。寻找Majorana零模并验证相应的非阿贝尔统计量是凝聚态物理的一个重要前沿。在这封信中，我们推广的马约拉纳零模式的非厄米特（NH）拓扑系统，显示普遍的，但完全不同的性质，从厄米特同行。基于NH-Majorana零模，定义了正交非定域Majorana量子比特。特别地，由于粒子-空穴对称性破缺，NH Majorana零模具有无理的非阿贝尔统计，具有从π/8到3 pi/8的连续可调谐的编织Berry相位。这与通常的非阿贝尔统计中的固定辫子Berry相位π/4有很大的不同，成为“无理拓扑现象”的一个例子。以一维NHKitaev模型为例，数值验证了两个NHMajorana零模的无理非阿贝尔统计。数值结果与理论预测完全一致。通过编织这两个零模，可以达到π/8门，从而使普适拓扑量子计算成为可能。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic simulation of Majorana-based Jones polynomials
本研究利用光子量子系统模拟Majorana零模的编织操作，其结果振幅等价于特定参数下的Jones多项式，高保真度平台成功区分多种拓扑链环，推进了容错拓扑量子算法的发展。
2024-05-31 quant-ph
Geometric-Phase (Pancharatnam-Berry) Correction for Time-Bin Photonic Qudits: A Calibration and Feed-Forward Algorithm
Monash Science School（蒙纳士理学院）
本文提出了一种用于时间分量光子四态的几何相位框架，通过校准和反馈算法分离并补偿几何、动态和技术相位。利用时间分量基，采用平行运输规范，使几何相位表现为可识别的干涉偏移，同时所有相位贡献进入分辩的对角变换。
2026-09-02 quant-ph
Geometric Phases in Majorana Zero-Energy State
通常马约拉纳零能态的贝瑞相是零。在这篇文章中，我们提出了一个广义几何相位的马约拉纳零能态，这是非零的电子或空穴，分别。我们计算了铁磁体（FI）/拓扑绝缘体（TI）/超导体（SC）混合系统中的这些非零几何相位。非零几何相位在Majorana零能模的拓扑量子计算处理中具有潜在的应用价值。我们还用路径积分方法讨论了与Majorana零能态有关的非绝热几何相。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
2D Zak Phase Landscape in Photonic Discrete-Time Quantum Walks
本文研究光子离散时间量子行走中保持空间反演和时间反演对称性时的二维Zak相位结构，并提出一种在保持Berry曲率消失条件下打破时间反演对称性的新方法，揭示其与Aharonov-Bohm效应的类比。
2023-06-21 quant-ph
Induced Berry Connection and Photonic Spin Hall Effect in Optical Dirac Theory
本文在光学狄拉克理论框架下建立了描述光子自旋轨道相互作用与自旋/轨道霍尔效应的场论模型，揭示螺旋路径挠率诱导的旋转耦合及几何相位中SAM与IOAM的联合贡献，并发现椭圆偏振与圆偏振光几何相位的差异。
2025-07-03 physics.optics quant-ph
Topological contextuality and anyonic statistics of photonic-encoded parafermions
准粒子中毒是实现基于Majorana理论的量子计算的一个基本问题，在Majorana零模态的测量过程中会出现准粒子中毒现象。副费米子是马约拉纳费米子的自然推广，可以编码对准粒子中毒免疫的拓扑量子。虽然预期在超导分数量子霍尔系统中会出现parafermions，但目前的技术还无法实现。为了绕过这个问题，我们采用了光子量子模拟器，实验证明基于parafermion的通用量子计算的关键组成部分。我们在这篇文章中的贡献是双重的。首先，通过对光子态的操纵，我们实现了对应于仿费米子编织统计的Clifford算符Berry相位。其次，我们通过证明仿费米子编码量子态的上下文性，首次研究了拓扑系统中的量子上下文性。重要的是，我们发现，拓扑编码的上下文打开了魔态蒸馏的方式，而上下文和编织诱导的克利福德门对本地噪声有弹性。通过引入上下文，我们的光子量子模拟提供了第一步，实现拓扑量子计算的物理鲁棒性的方法。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Propagator Of A Particle In A Photonic And A Magnetic Field And Evolution Of A Coherent State
本文研究了磁场中光子场与粒子的相互作用。我们使用类似于分子物理学中的玻恩-奥本海默近似的形式主义，并通过使用与Berry相位相关的方法来消除光子场变量，以获得有效的哈密顿量，然后提取粒子的传播子。作为一个初始的光子态，我们假设一个相干的。
2004-11-06 quant-ph
Projective non-Abelian Statistics of Dislocation Defects in a Z_N Rotor Model
非阿贝尔统计是当我们交换准粒子激发时，拓扑保护的非阿贝尔Berry相的现象。本文构造了一个Z_N转子模型，实现了自对偶Z_N阿贝尔规范理论。我们发现晶格位错缺陷在模型中产生拓扑保护的简并。尽管位错不是准粒子激发，但它们类似于具有量子维数sqrt（N）的非阿贝尔任意子。交换位错可以产生拓扑保护的射影非阿贝尔Berry相位。作为投射非阿贝尔任意子的位错可以被视为马约拉纳零模的推广。
2012-04-26 cond-mat.str-el quant-ph
Majorana Flat Bands in s-Wave Gapless Topological Superconductors
我们演示了如何非平凡的自旋轨道耦合和无节点的$s$波超导之间的相互作用，可以驱动一个完全带隙的两个带拓扑绝缘体到一个时间反演不变的无带隙拓扑超导体，支持无间隙保护的马约拉纳平坦带。我们表征拓扑相图的${\mathbb Z}_2 \times{\mathbb Z}_2$部分贝里相位不变，并表明，尽管平凡的晶体几何形状，没有独特的散装边界对应存在。我们跟踪这种行为的各向异性准粒子体间隙关闭，线性与二次，并认为这提供了一个统一的原则，无间隙拓扑超导。隧道电导测量的实验影响，铅硫族化物材料相关的解决。
2014-04-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Qubits with Majorana Fermions in Trapped Ions
我们提出了一种方法编码的拓扑保护量子比特使用马约拉纳费米子在一个陷阱的离子链。该量子位被保护免受主要的退相干源的影响，同时可以实现本地操作和测量。此外，我们表明，一个有效的量子接口和存储器的任意多量子比特光子态可以建立，编码成一组纠缠的马约拉纳费米子量子比特内腔。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Notes on photonic topological insulators and scattering-protected edge states - a brief introduction
光子拓扑绝缘体和散射保护边缘态的主题将凝聚态物理和电磁学的概念联系起来，并且需要理解Berry势和相关概念。这些笔记试图对这个主题进行适度的自我介绍，包括从文献中提取的两个详细的光子例子。我们在试图理解这个主题的过程中做了这些笔记，我们张贴这些材料是为了帮助其他研究人员开始理解这些材料。我们不要求在材料或其介绍新颖性。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generalization of Second-Order Quasi-Phase Matching in Whispering Gallery Mode Resonators Using Berry Phase
回音壁模谐振腔的二阶非线性特性在波长转换、纠缠光子源和频率梳产生等方面有着广泛的应用。在这样的系统中，取决于在仔细检查下的材料，准相位匹配方程的推导可以导致在方位角限制顺序上的选择规则中出现额外的量子。在这里，我们表明，这些额外的量子出现由于Berry相位所经历的回音壁模式的横向自旋角动量分量在其循环的谐振器内。我们首先详细的情况下，锌的晶体材料，然后将这一理论推广到其他晶体对称性相关的集成光子学。
2020-06-23 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Graded Paraparticle Algebra of Majorana Fields for Multidimensional Quantum Computing with Structured Light
本文提出将Majorana相对论方程整合进副粒子代数结构，利用分级代数和R矩阵量子化描述结构光准粒子，实现了光子平台上的确定性双光子门与新型纠错，并推动了基于分级量子元的超越费米子与玻色子的量子信息处理。
2025-05-29 math-ph math.MP quant-ph
Quantum geometric phase in Majorana's stellar representation: Mapping onto a many-body Aharonov-Bohm phase
研究了有限维量子系统在循环量子演化过程中获得的（Berry-Aharonov-Anandan）几何相位。证明了（2 J +1）维希尔伯特空间（或等价地，自旋J系统）中的纯量子态可以映射到在球上运动的独立Dirac弦气体的配分函数上，该气体受到2 J固定试探电荷（Majorana星）的库仑排斥，表征了量子态.几何相位可以看作是马约拉纳星在狄拉克弦气体中运动时获得的阿哈罗诺夫-玻姆相位。几何联系和曲率、度量张量以及多极矩（偶极、四极等）的表达式，是以马约拉纳星的形式给出的。最后，量子动力学的几何公式和它的应用与奇异的有序系统，如自旋向列相概述。
2012-06-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el math-ph
Simulated Non-Abelian Statistics of Majorana Zero Modes from a Kitaev Lattice
该研究利用 Kitaev 晶格中 MZMs 的局域表示，在量子计算机上构建并执行两模与四模编织门，实现非阿贝尔 Berry 相模拟，保真度分别约为 85% 和 47%。
2025-07-23 quant-ph
Non-Abelian braiding of Majorana-like edge states and topological quantum computations in electric circuits
服从非阿贝尔辫子群的马约拉纳费米子被认为是未来拓扑量子计算的基本成分。在这项工作中，我们建议模拟Majorana费米子的Kitaev模型在电路的基础上观察到，电路拉普拉斯可以相同的哈密顿量。沿链的一组交流电压起着波函数的作用。我们生成一个任意数量的拓扑片段Kitaev链。一对拓扑边状态出现在拓扑线段的边处。它的波函数可以通过阻抗测量中峰的位置和相位来观察。它是可能的编织任何一对相邻的边缘状态的援助的T-结的几何形状。通过计算它们的本征函数所获得的Berry相位，证明了编织产生了单量子比特和双量子比特的幺正操作。在此基础上我们构造了Clifford量子门。我们还提出了一种算子形式，把拓扑边态看作是拓扑孤立子缠绕在平凡段和拓扑段之间。我们的分析表明，电路方法可以模拟拓扑量子计算的马约拉纳费米子方法。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Avoided crossings, degeneracies and Berry phases in the spectrum of quantum noise of driven-dissipative bosonic systems
Univ. Lille, CNRS, UMR 8523 - PhLAM - Physique des Lasers Atomes et Molécules（里尔大学，法国国家科学研究中心，联合研究实验室8523 - 激光原子与分子物理学）；Dipartimento di Matematica, Università degli Studi di Bari Aldo Moro（巴里阿尔多·莫罗大学数学系）
研究揭示了驱动耗散玻色系统量子噪声谱中避险交叉与真实交叉的形成机制，并提出通过设计这些谱特征来优化光子系统性能。
2026-02-10 cs.NA math.NA quant-ph
Search for non-Abelian Majorana braiding statistics in superconductors
这是一个教程审查的方法编织世界线的非阿贝尔任意子（马约拉纳零模式）在拓扑超导体。拓扑量子信息处理的“圣杯”尚未在实验室中实现，但现在存在各种平台，人们可以在其中搜索马约拉纳编织统计。在介绍了编织的基本概念之后，我们讨论了如何能够编织固定的马约拉纳零模，绑定到纳米线的端点，通过在参数空间中执行交换，而不是在真实空间中。我们解释了如何库仑相互作用可以用来控制和读出的编织操作，即使马约拉纳零模式是电荷中性的。我们问融合规则是否可能提供一个更容易的途径对非阿贝尔统计的演示。在最后一部分中，我们讨论了一种方法编织在真实的空间，而不是参数空间，使用涡注入到手性马约拉纳边缘模式作为“飞行量子位”。内容：一.二、导言基本概念（编织的魔力;非阿贝尔统计;融合规则; Clifford Gates;拓扑保护）纳米线中Majorana零模的编织（三点转弯;非阿贝尔Berry相;库仑辅助编织;任意子隐形传态）IV.马约拉纳量子位的读出（马约拉纳干涉测量法;与通量量子位的电感耦合;与transmon量子位的微波耦合;与量子点的电容耦合;随机存取马约拉纳存储器）V.纳米线中马约拉纳零模的融合（线性结或三结;如果我们可以融合，我们需要编织吗？）六.如何编织Majorana边缘模式（超导体中的手征边缘模式;边缘涡旋注入;涡旋算子的构造;边缘涡旋编织）
2020-05-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical manipulation of Berry phase in a solid-state spin qubit
量子态之间的相位关系是量子信息存储和处理的重要资源。虽然量子相位通常通过调整能量相互作用来动态控制，但利用在循环演化期间累积的几何相位可以提供对噪声的优异鲁棒性。迄今为止，固态系统中的几何相位控制的演示依赖于具有有限空间分辨率的微波场。在这里，我们展示了一个全光学方法的基础上受激拉曼绝热通过积累的几何相位，贝瑞相，在一个单独的氮空位（NV）中心的金刚石。使用衍射限制的激光，我们引导NV中心的自旋沿着布洛赫球上的环路，以封闭任意Berry相位，并通过时间分辨的状态层析来表征这些轨迹。我们调查这种控制的限制，由于损失的绝热性和消相干，以及它的鲁棒性噪声故意引入到实验控制参数，发现它的弹性是独立的贝里相封闭的量。这些技术为未来实现由光链接和控制的固态量子比特光子网络的光学几何操作奠定了基础。
2015-07-31 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Braiding photonic topological zero modes
二维空间中量子力学的一个显著特性是它能够支持“任意子”，即既不是费米子也不是玻色子的粒子。理论预测，这些奇异的激发可以被实现为限制在拓扑缺陷附近的束缚态，就像拓扑超导体中被困在涡旋中的马约拉纳零模一样。有趣的是，在最简单的情况下，当这些缺陷彼此“编织”在一起时产生的非平凡相本质上不是量子力学的;相反，它可以被视为波动力学中几何（潘查拉南-贝里）相的表现，从而能够模拟经典系统中的这种现象。在这里，我们报告的第一个实验测量在任何系统，量子或经典的几何相位由于这样的编织过程。这些测量是通过使用由高度可调谐的2D光子波导阵列构成的干涉仪获得的。我们的研究结果引入光子晶格作为拓扑缺陷及其编织的实验研究的多功能游乐场，补充了固态系统和冷原子气体中正在进行的努力。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Universal fault-tolerant measurement-based quantum computation
某些物理系统，人们可能会考虑用于容错量子计算，其中量子比特不容易相互作用，例如光子，更适合于基于测量的量子计算协议。在这里，我们提出了一个基于测量的通用量子计算模型，模拟编织和融合的马约拉纳模式。为了导出我们的模型，我们开发了一个通用框架，该框架将具有稳定器代码的容错量子计算的任何方案映射到基于测量的图像中。因此，我们的框架给出了一个明确的方式生产容错模型的通用量子计算与线性光学使用协议开发的稳定器形式主义。考虑到Majorana模式承诺的显着容错特性，我们提出的主要例子为光子量子计算提供了一个强大的和资源有效的建议。
2020-08-25 cond-mat.str-el quant-ph
Quasi-Majorana modes in the $p$-wave Kitaev chains on a square lattice
本文研究方格晶格上含最近邻、次近邻链间跳跃与配对的p波Kitaev链，发现其存在准Majorana模式、四重Dirac点与拓扑边缘态，证实边缘态抗无序鲁棒性，表明该模型为弱拓扑超导体。
2024-10-07 cond-mat.other quant-ph
Non-Abelian Berry phase for open quantum systems: Topological protection vs geometric dephasing
我们对简并开放量子系统的绝热演化进行了详细的理论分析，其中动力学是由控制参数空间中的含时波动回路路径引起的。对于弱系统浴耦合，周围的确定性的基本路径的波动服从高斯统计，其中我们假设量子绝热定理也满足波动路径。我们发现，普遍的非阿贝尔几何退相（NAGD）的贡献包含在波动平均演化算子。该操作员在本工作中提出的用于检测NAGD的所有实验方案中起着关键作用。特别是，我们制定干扰测量提供全面的NAGD。除了由于动力学相位及其波动的因素外，平均演化算子包含平均Berry矩阵。将该非酉矩阵极分解为酉矩阵$V$和半正定厄米矩阵$R$的乘积，揭示了NAGD贡献的物理性质。与传统的动态移相速率不同，由$R$编码的NAGD本征速率取决于环路方向感测，并且特别地，在方向反转的情况下改变符号。负速率则意味着与仅存在动态失相时的相干性相比相干性的放大。几何失相的非阿贝尔特征根源于$V$和$R$的非交换性，并在干涉实验中引起吸烟枪签名。我们还澄清了为什么拓扑保护系统不显示几何退相。然而，在没有充分保护的情况下，可能会出现几何失相，必须加以考虑。作为具体的应用，我们提出了自旋回波NAGD检测协议修改马约拉纳编织设置。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Geometric Phases in Two-Level Mixing: From Neutral Mesons to Holonomic Qubits and Topological Majorana Modes
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育与研究学院加尔各答分校）
本文通过几何相位统一了中性介子振荡、量子比特操作与Kitaev链拓扑，揭示了类CP参数、Bargmann不变量及动量空间绕数的内在联系。
2026-09-09 cond-mat.other hep-ph quant-ph
Zak phase of photons in optical waveguide lattices
Zak相位，即在布洛赫粒子穿过布里渊区的绝热运动期间获得的Berry相位，提供了一维晶体势中布洛赫带的拓扑不变量的度量。在这里，光子结构，基于工程晶格的倏逝耦合光波导，提出了检测Zak相位差的光子进行布洛赫振荡在拓扑不同的布洛赫带的二聚超晶格。
2013-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Signatures of topological quantum phase transitions in driven and dissipative qubit-arrays
我们研究了自旋为1/2的链在一个受驱动的耗散电路QED实现中对称性破缺和拓扑相位的光子特征。具体来说，我们考虑了横场XY模型和一个具有3自旋相互作用的对偶模型。前者具有铁磁和顺磁相，而后者的特点，此外，对称性保护的拓扑相。利用三次量子化方法，计算了任意系统尺寸和温度下开自旋链的非平衡定态。我们发现，链两端自旋的双局域关联函数为系统的破缺相变和拓扑相变提供了一个灵敏的度量，但并没有一种通用的方法来区分这两种相变.这两种模型具有等效的表示自由马约拉纳费米子，主机零，一个和两个拓扑马约拉纳端模式的顺磁，铁磁和对称性保护的拓扑阶段，分别。我们研究的关联函数在费米子表象中保持了它的双定域性质，因此我们的结果同样适用于费米子模型本身。我们提出了一个光子实现的耗散的横向场XY模型在一个可调的设置，其中超导transmon量子比特阵列耦合在两端的光子微波电路。
2016-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantized topological energy pumping and Weyl points in Floquet synthetic dimensions with a driven-dissipative photonic molecule
本研究提出驱动-耗散光子分子体系，利用其特性增强Floquet合成维度的量子化拓扑能量泵浦，还可实现Weyl点与Berry曲率测量，支持低调制带宽下的高维拓扑哈密顿量k空间工程。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Control of Topological Qubits: Fusion Rule, Anyon Braiding, and Majorana-Schrödinger Cat States
本文研究电磁腔与拓扑 Kitaev 链的耦合，揭示非阿贝尔融合规则和编织操作，并提出通过宇称测量和 Berry 相位探测 MZMs，以及生成 MZM-极化激元猫态的新方法。
2025-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech quant-ph
From edge to bulk: Cavity induced displacement of topological non-local qubits
我们研究了选择性腔耦合到拓扑链的能力，用于剪裁Majorana费米子的连接性。我们展示了如何拓扑量子比特（TQs），与非本地马约拉纳费米子配对，可以从边缘移动到大部分的拓扑链，通过选择性地访问与特定的物理站点的光物质相互作用。特别是，我们提出了一个全面的DMRG研究的基态功能在不同的链腔耦合的几何形状和验证分析的见解，在强耦合制度。这种新的马约拉纳费米子关联产生过程具有新的腔光子特征。此外，通过考虑腔-物质耦合强度突然猝灭后的时间演化，我们表明，高非平凡物质（Majorana）相关性的发展在腔中留下了可测量的非经典光子印记。因此，提供了在任意长度的拓扑链中动态产生TQ非局域关联的新方法，为混合光子固态系统中的可控长程纠缠开辟了替代途径。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Measuring the Quantum Geometric Tensor in 2D Photonic and Polaritonic Systems
我们首先考虑一个通用的双带模型，它可以映射到一个赝自旋的布洛赫球。我们建立了赝自旋取向和量子几何张量（QGT）的组成部分：度量张量和Berry曲率之间的联系。我们展示了如何在具有辐射模式的光子系统中测量依赖于k的赝自旋取向。我们考虑的具体例子：一个二维平面腔有两个偏振本征模，其中的赝自旋测量可以通过偏振分辨光致发光。我们还考虑了偏振简并模式（标量光子）的交错蜂窝晶格的s带。亚晶格赝自旋可以通过进行空间分辨干涉测量来测量。在第二部分中，我们考虑了一个更复杂的四带模型，它可以映射到两个纠缠的赝自旋。我们展示了如何QGT组件可以通过测量六个角度。我们考虑的具体的四带系统是极化（旋量）光子的蜂窝晶格的s带。我们表明，所有六个角度确实可以在这个系统中进行测量。我们在所有情况下模拟现实的实验情况。我们通过求解包含泵浦和有限寿命的薛定谔方程得到光子本征态，然后模拟测量相关的角度，最终提取出与k相关的QGT分量的真实映射。
2017-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Photonic Topological Mode Bound to a Vortex
拓扑光子学揭示了在凝聚态物理中看到的一些令人惊讶的现象，这些现象是随着拓扑不变量的出现而出现的。光波导提供了一个良好的控制平台，以调查与物质的不同拓扑相有关的效应，通过直接模拟系统拓扑结构保护的状态，提供对拓扑绝缘体和超导体等现象的洞察。在这里，我们观察到一个模式与拓扑缺陷在大量的二维光子材料通过引入涡旋扭曲的六边形晶格和类似的石墨烯。这些观测是由于我们实验方法的进步而成为可能的。我们能够制造均匀的大型二维光子晶体结构，包含数千个二维排列的相同波导，我们开发了一种新的方法来激发这些波导的多个明确的光场。这使我们能够探测的拓扑缺陷模式的详细空间特征的第一次。所观察到的模式位于间隙中的零能量，并密切相关的超导涡旋的马约拉纳束缚态。这是第一个实验演示的模式，是一个解决方案的狄拉克方程中存在的涡流，提出了Jackiw和罗西。
2019-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Geometric phase for twisted light
即使在没有双折射的情况下，在螺旋光纤中传播的光的偏振矢量也围绕其传播轴旋转。这种旋转通常被解释为自旋为1的光子的Pancharatnam-Berry相位。在这里，我们使用纯粹的几何方法来理解这种旋转。我们发现，类似的几何旋转也存在扭曲光携带轨道角动量（OAM）。相应的几何相位可以应用于基于光子OAM态的量子计算和量子传感。
2023-02-14 physics.optics quant-ph
Majorana Constellations: A Geometric Lens on Multipartite Entanglement and Geometric Phases
Quantum Theory Group, Dipartimento di Fisica e Chimica Emilio Segrè, Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学埃米利奥·塞格雷物理与化学系量子理论组）；University Paris City & University of Reunion, DSIMB, Inserm, BIGR U1134（巴黎城市大学与留尼汪大学DSIMB Inserm BIGR U1134）
本文通过Majorana几何视角研究多体纠缠和几何相位，提出利用星座几何精确测量纠缠度量，并探讨其在量子计量和凝聚态物理中的应用。
2026-08-06 quant-ph
Spectroscopic readout of chiral photonic topology in a single-cavity spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensate
Zhejiang Normal University（浙江师范大学）；Zhejiang Institute of Photoelectronics（浙江省光电子研究所）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
研究通过单腔光谱分析探测自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中的手性光子拓扑，利用腔体传输功率谱密度直接测量光子陈数，无需体带成像。
2026-03-23 cond-mat.quant-gas physics.app-ph physics.optics
Guiding light via geometric phases
用于光的横向限制和引导的已知方法可以分为几种基本机制，最常见的是金属反射、全内反射和光子带隙（或布拉格）反射。所有这些基本上都依赖于折射率的变化，即光的标量性质。最近，基于“几何Berry相位”的过程，如操纵偏振态或偏转自旋光线，在奇异光学和结构光的背景下引起了相当大的兴趣。在这里，我们公开了一种新的方法来光波导，使用几何Berry相位和利用偏振态及其处理。这可以在结构化的三维各向异性介质中实现，其中光轴与传播方向正交，并且沿着它并且跨越横向平面被调制，使得折射率保持恒定，但是相位失真可以施加在光束上。除了一个完整的理论分析与数值模拟，我们提出了一个证明的原理实验演示这种效果的离散元件实现的几何相位波导。我们介绍的机制表明，自旋-轨道光学相互作用可以在集成光学中发挥重要作用，并为利用光的矢量性质的全新一类光子系统铺平了道路。
2017-01-31 physics.optics quant-ph
Quantum geometry of bosonic Bogoliubov quasiparticles
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本研究提出辛量子几何张量，用于表征玻色子玻利约夫-德格ennes系统的几何特征，并通过实验验证其有效性。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Non-Abelian Geometric Dephasing
在控制参数空间中研究了环路径诱导的简并量子态的绝热动力学。后者对应于嘈杂的轨迹，如果系统是弱耦合到环境模式。在传统的动态失相的顶部，我们发现一个普遍的非阿贝尔几何失相（NAGD）的贡献，并表示它在非阿贝尔贝瑞连接和曲率。我们表明，NAGD意味着无论是衰减或放大的相干性相比，相干性时，只有动态失相。完整的NAGD基质结构可以通过干涉实验来探测。我们概述了这样一个检测方案修改马约拉纳编织设置。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Abelian braiding of light
许多拓扑现象首先提出和观察到的背景下，电子在固体中最近发现的光子和声学系统的对应。在这项工作中，我们证明了非阿贝尔贝瑞相位可以出现时，相干态的光注入到“拓扑导模”在专门制造的光子波导阵列。这些模式是电子系统中拓扑零模式的光子模拟。在空间分离的拓扑导模内传播的光可以被编织，导致非阿贝尔相位的积累，这取决于被引导光束彼此缠绕的顺序。值得注意的是，这些效应在大光子占据的极限下仍然存在，因此也可以被理解为直接从麦克斯韦方程产生的波动现象，而不需要求助于光的量子化。我们提出了一个光学干涉实验作为一个直接探测这种非阿贝尔编织的光。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological Device-Independent Quantum Key Distribution Using Majorana-Based Qubits
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈利法大学）
本文提出基于拓扑马约拉纳零模处理器的设备无关量子密钥分发理论框架，通过建立误差模型和协议，解决检测漏洞和密钥率问题，同时揭示拓扑保护与中毒影响对安全距离的限制。
2026-04-13 quant-ph
A unified framework for exceptional point pairs in non-Hermitian two-level systems
本文提出统一框架，将非厄米二能级系统中的例外点对分为四类，并揭示其编织、Berry相位与涡度结构的关系，为光子学中多例外点拓扑的实现提供指导。
2025-09-11 physics.optics quant-ph
