論文の概要: Dynamically characterizing topological phases by high-order topological charges

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.13494v1
• Date: Fri, 25 Dec 2020 02:51:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-19 07:39:07.069452
• Title: Dynamically characterizing topological phases by high-order topological charges
• Title（参考訳）: 高次位相電荷による位相相の動的特徴付け
• Authors: Wei Jia, Lin Zhang, Long Zhang, and Xiong-Jun Liu
• Abstract要約: 非平衡量子力学で平衡位相を特徴づける新しい理論を提案する。 本研究では,ポストクエンチハミルトニアンのバルクトポロジーが高次動的バルク面対応によって検出可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.846336976807514
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a new theory to characterize equilibrium topological phase with non-equilibrium quantum dynamics by introducing the concept of high-order topological charges, with novel phenomena being predicted. Through a dimension reduction approach, we can characterize a $d$-dimensional ($d$D) integer-invariant topological phase with lower-dimensional topological number quantified by high-order topological charges, of which the $s$th-order topological charges denote the monopoles confined on the $(s-1)$th-order band inversion surfaces (BISs) that are $(d-s+1)$D momentum subspaces. The bulk topology is determined by the $s$th order topological charges enclosed by the $s$th-order BISs. By quenching the system from trivial phase to topological regime, we show that the bulk topology of post-quench Hamiltonian can be detected through a high-order dynamical bulk-surface correspondence, in which both the high-order topological charges and high-order BISs are identified from quench dynamics. This characterization theory has essential advantages in two aspects. First, the highest ($d$th) order topological charges are characterized by only discrete signs of spin-polarization in zero dimension (i.e. the $0$th Chern numbers), whose measurement is much easier than the $1$st-order topological charges that are characterized by the continuous charge-related spin texture in higher dimensional space. Secondly, a more striking result is that a first-order high integer-valued topological charge always reduces to multiple highest-order topological charges with unit charge value, and the latter can be readily detected in experiment. The two fundamental features greatly simplify the characterization and detection of the topological charges and also topological phases, which shall advance the experimental studies in the near future.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,高次トポロジカル電荷の概念を導入し,非平衡量子力学による平衡位相を特徴付ける新しい理論を提案する。 次元減少アプローチにより、高次位相電荷によって定量化された低次元位相数を持つd$次元(d$d)整数不変位相位相位相位相相を特徴付けることができ、その中には$(d-s+1)$d運動量部分空間である$(s-1)$th-order band inversion surface (biss) に閉じ込められた単極子を表す。 バルクトポロジーは、$s$th-order bissで囲まれた$s$th-order topological chargesによって決定される。 自明な位相からトポロジカルな状態へ系を焼成することにより、高次動的バルク面対応によりポストクエンチハミルトニアンのバルクトポロジが検出できることを示し、高次トポロジカル電荷と高次BISの両方をクエンチダイナミクスから同定する。 この特徴づけ理論は二つの面で重要な利点がある。 まず、最も高い(d$th)オーダーの位相電荷は、ゼロ次元のスピン分極の離散符号(すなわち、0ドルのチャーン数)のみによって特徴づけられ、その測定は、高次元空間における連続電荷関連スピンテクスチャによって特徴づけられる1次の位相電荷よりもずっと容易である。 第二に、より印象的な結果として、一階の高整数値位相電荷は常に単位電荷値を持つ複数の高階位相電荷に減少し、後者は実験で容易に検出できる。 この2つの基本的な特徴は、トポロジカル電荷とトポロジカルフェーズのキャラクタリゼーションと検出を大幅に単純化し、近い将来に実験的研究を進める。

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