Non-Hermitian topology in a multi-terminal quantum Hall device
Topologie non-hermitienne d'un dispositif quantique multi-canaux
Résumé
Quantum devices characterized by non-Hermitian topology are predicted to show highly robust and potentially useful properties for precision sensing and signal amplification. However, realizing them has remained a daunting experimental task, as non-Hermiticity is often associated with gain and loss, which would require precise tailoring to produce the signatures of non-trivial topology. Here, instead of gain and loss, we use the non-reciprocity of quantum Hall edge states to directly observe non-Hermitian topology in a multi-terminal quantum Hall ring. Our transport measurements evidence a robust, non-Hermitian skin effect, characterized by currents and voltages showing an exponential profile that persists across Hall plateau transitions away from the regime of maximum non-reciprocity. Our observation of non-Hermitian topology in a quantum device introduces a scalable experimental approach to construct and investigate generic non-Hermitian systems.
Les dispositifs quantiques caractérisés par une topologie non hermitienne ont des propriétés stables et potentiellement utiles pour les applications en métrologie ou pour la réalisation de simulateurs quantiques, mais leur réalisation expérimentale reste compliquée. En effet, la non-hermiticité est souvent associée à la dissipation avec l'environnement, ce qui nécessite une adaptation précise des dispositifs pour générer les signatures d'une topologie non triviale. Dans ce travail, au lieu des échanges d'énergie, nous utilisons la non-réciprocité des états de bord en régime d'effet Hall quantique pour observer directement la topologie non hermitienne d'un anneau quantique multi-terminal. Nos mesures de transport mettent en évidence un effet non hermitien dit de peau : les courants et les tensions montrent un profil exponentiel, qui persiste également hors des plateaux de Hall, et plus généralement en dehors du régime de non-réciprocité maximale. Notre observation de la topologie non hermitienne dans un dispositif quantique introduit une approche simple et adaptée à l'intégration en microélectronique pour construire et étudier des systèmes génériques non hermitiens, basés de façon générale sur l'utilisation de canaux de bords chiraux.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)