Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Imaginary-Stark Skin Effect

Published 25 Apr 2024 in quant-ph and cond-mat.quant-gas | (2404.16774v3)

Abstract: A unique phenomenon in non-Hermitian systems is the non-Hermitian skin effect (NHSE), namely the boundary localization of continuous-spectrum eigenstates. However, studies on the NHSE in systems without translational invariance are still limited. Here, we unveil a new class of NHSE, dubbed the imaginary-Stark skin effect (ISSE), in a one-dimensional lossy lattice with a spatially increasing loss rate. This ISSE is beyond the framework of non-Bloch band theory and exhibits intriguing properties significantly different from the conventional NHSE. Specifically, the energy spectrum of our model has a T-shaped feature, with approximately half of the eigenstates localized at the left boundary. Furthermore, each skin mode can be expressed as a single stable, exponentially-decaying wave within the bulk region. Such peculiar behaviors are analyzed via the transfer-matrix method, whose eigendecomposition quantifies the formation of the ISSE. Our work provides new insights into the NHSE in systems without translational symmetry and contributes to the understanding of non-Hermitian systems.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (46)
  1. N. Hatano and D. R. Nelson, Phys. Rev. Lett. 77, 570 (1996).
  2. N. Hatano and D. R. Nelson, Phys. Rev. B 56, 8651 (1997).
  3. C. M. Bender and S. Boettcher, Phys. Rev. Lett. 80, 5243 (1998).
  4. C. M. Bender, D. C. Brody, and H. F. Jones, Phys. Rev. Lett. 89, 270401 (2002).
  5. M. S. Rudner and L. S. Levitov, Phys. Rev. Lett. 102, 065703 (2009).
  6. C. M. Bender, Rep. Prog. Phys. 70, 947 (2007).
  7. I. Rotter, J. Phys. A 42, 153001 (2009).
  8. S. Yao and Z. Wang, Phys. Rev. Lett. 121, 086803 (2018).
  9. S. Yao, F. Song, and Z. Wang, Phys. Rev. Lett. 121, 136802 (2018).
  10. F. Song, S. Yao, and Z. Wang, Phys. Rev. Lett. 123, 170401 (2019).
  11. C. C. Wanjura, M. Brunelli, and A. Nunnenkamp, Nat. Commun. 11, 3149 (2020).
  12. K. Yokomizo and S. Murakami, Phys. Rev. B 104, 165117 (2021).
  13. X.-Q. Sun, P. Zhu, and T. L. Hughes, Phys. Rev. Lett. 127, 066401 (2021).
  14. K. Zhang, Z. Yang, and C. Fang, Nat. Commun. 13, 1 (2022a).
  15. W. Zhu and J. Gong, Phys. Rev. B 106, 035425 (2022).
  16. C. Wu, A. Fan, and S.-D. Liang, AAPPS Bulletin 32, 39 (2022).
  17. K. Yokomizo and S. Murakami, Phys. Rev. Lett. 123, 066404 (2019).
  18. K. Zhang, Z. Yang, and C. Fang, Phys. Rev. Lett. 125, 126402 (2020).
  19. H.-Y. Wang, F. Song, and Z. Wang, Phys. Rev. X 14, 021011 (2024).
  20. H. Shen, B. Zhen, and L. Fu, Phys. Rev. Lett. 120, 146402 (2018).
  21. H. Zhou and J. Y. Lee, Phys. Rev. B 99, 235112 (2019).
  22. D. S. Borgnia, A. J. Kruchkov, and R.-J. Slager, Phys. Rev. Lett. 124, 056802 (2020).
  23. K. Kawabata, T. Bessho, and M. Sato, Phys. Rev. Lett. 123, 066405 (2019c).
  24. Y. Xiong, J. Phys. Commun. 2, 035043 (2018).
  25. V. M. Martinez Alvarez, J. E. Barrios Vargas, and L. E. F. Foa Torres, Phys. Rev. B 97, 121401 (2018).
  26. C. H. Lee and R. Thomale, Phys. Rev. B 99, 201103 (2019).
  27. C. H. Lee, L. Li, and J. Gong, Phys. Rev. Lett. 123, 016805 (2019).
  28. X. Cai, Phys. Rev. B 103, 014201 (2021).
  29. C. Yuce and H. Ramezani, Phys. Rev. B 106, 024202 (2022).
  30. S. Manna and B. Roy, Commun. Phys. 6, 10 (2023).
  31. A. Chakrabarty and S. Datta, Phys. Rev. B 107, 064305 (2023).
  32. L. Zhou, Phys. Rev. B 108, 014202 (2023).
  33. S. Longhi, Opt. Lett. 45, 5250 (2020).
  34. J. Claes and T. L. Hughes, Phys. Rev. B 103, L140201 (2021).
  35. S. Longhi, Phys. Rev. B 103, 144202 (2021).
  36. K.-M. Kim and M. J. Park, Phys. Rev. B 104, L121101 (2021).
  37. R. Sarkar, S. S. Hegde, and A. Narayan, Phys. Rev. B 106, 014207 (2022).
  38. L. Li, C. H. Lee, and J. Gong, Commun. Phys. 4, 42 (2021).
  39. F. Roccati, Phys. Rev. A 104, 022215 (2021).
  40. P. Molignini, O. Arandes, and E. J. Bergholtz, Phys. Rev. Res. 5, 033058 (2023).
  41. C. Yuce and H. Ramezani, Phys. Rev. B 107, L140302 (2023).
  42. K. Zhang, Z. Yang, and C. Fang, Nat. Commun. 13, 2496 (2022b).
  43. G. H. Wannier, Rev. Mod. Phys. 34, 645 (1962).
  44. M. Kohmoto, B. Sutherland, and C. Tang, Phys. Rev. B 35, 1020 (1987).
  45. F. K. Kunst and V. Dwivedi, Phys. Rev. B 99, 245116 (2019).
  46. URL_will_be_inserted_by_publisher.

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Sign Up to Generate All Videos Subscribe on YouTube

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Generate Now

Tweets

Sign up for free to view the 3 tweets with 0 likes about this paper.

Sign Up for Free