通过打破奇偶时间对称性实现的巨大非线性：通往低阈值声子二极管的途径

仅在一个方向上允许波传播的不可逆设备在许多科学领域都是必不可少的，这些领域包括例如电子，光学，声学和热力学。 使用这样的不可逆装置来操纵声子可以具有诸如声子二极管，晶体管，开关等之类的应用范围。实现不可逆声子装置的一种方法是使用对声子具有强非线性响应的材料。 但是，要获得所需的强机械非线性并不容易，尤其是在声子少的情况下。 在这里，我们提出了一种使用奇偶时间（PT）对称结构来放大非线性的通用机制，并表明可以使用PT对称机械系统制造片上微尺度声子二极管，其中有损的机械谐振器非常弱机械非线性耦合到具有机械增益但没有机械非线性的机械谐振器。 当该耦合系统从PT对称状态转变为破碎PT对称状态时，机械非线性从有损谐振器转移到有增益的谐振器，系统的有效非线性得到了显着增强。 由于PT对称结构引起的增益-损耗平衡，这种增强的机械非线性几乎是无损的。 然后，将这种增强的无损机械非线性用于控制声子传播的方向，并且可以大大降低（超过三个数量级）观察单向声子传输所需的输入场强度阈值。 我们提出了一种可通过实验实现的无损低阈值声子二极管。 我们的研究为构建片上少数声子器件和混合声子-光子组件开辟了前景。