論文の概要: Dynamical detection of mean-field topological phases in an interacting
Chern insulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.11018v3
- Date: Fri, 12 Aug 2022 03:45:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-02-08 09:56:41.564513
- Title: Dynamical detection of mean-field topological phases in an interacting
Chern insulator
- Title（参考訳）: 相互作用するチャーン絶縁体における平均場位相相の動的検出
- Authors: Wei Jia, Long Zhang, Lin Zhang, Xiong-Jun Liu
- Abstract要約: 絶縁体の平均位相図を検出するためのクエンチ力学に基づくスキームを提案する。
動的自己整合粒子数密度の出現を捉えた2つの特性時間 $t_s$ と $t_c$ を求める。
平均場位相位相の数は、4つのディラック点のスピン分極によって決定される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.848843951626527
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Interactions generically have important effects on the topological quantum
phases. For a quantum anomalous Hall (QAH) insulator, the presence of
interactions can qualitatively change the topological phase diagram which,
however, is typically hard to measure in the experiment. Here we propose a
novel scheme based on quench dynamics to detect the mean-field topological
phase diagram of an interacting Chern insulator, with nontrivial dynamical
quantum physics being uncovered. We focus on a two-dimensional QAH system in
the presence of a weak to intermediate Hubbard interaction which only drives a
magnetic order under the mean-field level. After quenching the Zeeman coupling,
both the mean-field Hamiltonian and many-body quantum state evolve over time.
This is in sharp contrast to quenching a non-interacting system, in which only
the many-body state evolves. We find two characteristic times $t_s$ and $t_c$
which capture the emergence of dynamical self-consistent particle number
density and dynamical topological phase transition for the time-dependent
Hamiltonian, respectively. An interesting result is that $t_s>t_c$ ($t_s<t_c$)
occurs in repulsive (attractive) interaction when the system is quenched from
an initial fully polarized state to the topologically nontrivial regimes, and
$t_s=t_c$ characterizes the topological phase boundaries. Moreover, the
topological number of mean-field topological phase is determined by the spin
polarizations of four Dirac points at the time $t_s$. With these results we
provide a feasible scheme to detect the mean-field topological phase diagram
via the two characteristic times in quench dynamics, which can reveal the novel
interacting effects on the topological phases and shall promote the
experimental observation.
- Abstract（参考訳）: 相互作用はトポロジカルな量子位相に大きな影響を与える。
量子異常ホール(QAH)絶縁体では、相互作用の存在は位相図を質的に変化させることができるが、実験では通常測定するのは困難である。
ここでは、相互作用するチャーン絶縁体の平均場位相図を検出するクエンチ力学に基づく新しいスキームを提案し、非自明な動的量子物理学が発見される。
平均磁場下での磁気秩序のみを駆動するハバード相互作用の弱い相互作用が存在する場合の2次元QAHシステムに焦点をあてる。
ゼーマン結合を焼成した後、平均場ハミルトン状態と多体量子状態は時間とともに進化する。
これは、多体状態のみが進化する非相互作用系の焼成とは対照的である。
時間依存ハミルトニアンの動的自己一貫性粒子数密度と動的トポロジカル位相遷移の出現を捉えた2つの特性時間 $t_s$ と $t_c$ を求める。
興味深い結果として、$t_s>t_c$ ($t_s<t_c$) は、システムが初期完全偏極状態から位相的に非自明な状態に切り替わるときに、反発的(誘引的)相互作用で発生し、$t_s=t_c$ は位相位相境界を特徴づける。
さらに、平均場位相位相位相の位相数は、時刻$t_s$で4つのディラック点のスピン分極によって決定される。
これらの結果から, クエンチ力学における2つの特性時間による平均場位相図の検出が可能となり, トポロジ的位相に対する新たな相互作用効果を明らかにし, 実験観察を促進することができる。
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