論文の概要: Higgs Condensates are Symmetry-Protected Topological Phases: I. Discrete Symmetries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.01376v2
- Date: Fri, 15 Mar 2024 00:47:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-19 08:01:36.016500
- Title: Higgs Condensates are Symmetry-Protected Topological Phases: I. Discrete Symmetries
- Title（参考訳）: ヒッグス凝縮は対称性が検出される位相相:I.離散対称性
- Authors: Ruben Verresen, Umberto Borla, Ashvin Vishwanath, Sergej Moroz, Ryan Thorngren,
- Abstract要約: 対称性保護位相 (SPT) としてヒッグス位相の最小記述を提案する。
ヒッグス相は、物理的文脈に依存する高次磁気対称性と物質対称性によって保護されている。
ヒッグス相のSPTの性質は、例えば異なるヒッグス凝縮体間の遷移においてバルクに現れる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Where in the landscape of many-body phases of matter do we place the Higgs condensate of a gauge theory? On the one hand, the Higgs phase is gapped, has no local order parameter, and for fundamental Higgs fields is adiabatically connected to the confined phase. On the other hand, Higgs phases such as superconductors display rich phenomenology. In this work, we propose a minimal description of the Higgs phase as a symmetry-protected topological (SPT) phase, utilizing conventional and higher-form symmetries. In this first part, we focus on 2+1D $\mathbb Z_2$ gauge theory and find that the Higgs phase is protected by a higher-form magnetic symmetry and a matter symmetry, whose meaning depends on the physical context. While this proposal captures known properties of Higgs phases, it also predicts that the Higgs phase of the Fradkin-Shenker model has SPT edge modes in the symmetric part of the phase diagram, which we confirm analytically. In addition, we argue that this SPT property is remarkably robust upon explicitly breaking the magnetic symmetry. Although the Higgs and confined phases are then connected without a bulk transition, they are separated by a boundary phase transition, which we confirm with tensor network simulations. More generally, the boundary anomaly of the Higgs SPT phase coincides with the emergent anomaly of symmetry-breaking phases, making precise the relation between Higgs phases and symmetry breaking. The SPT nature of the Higgs phase can also manifest in the bulk, e.g., at transitions between distinct Higgs condensates. Finally, we extract insights which are applicable to general SPT phases, such as a 'bulk-defect correspondence' generalizing discrete gauge group analogs of Superconductor-Insulator-Superconductor (SIS) junctions. The sequel to this work will generalize 'Higgs=SPT' to continuous symmetries, interpreting superconductivity as an SPT property.
- Abstract（参考訳）: 物質の多体相の風景では、ゲージ理論のヒッグス凝縮体をどこに配置するか。
一方、ヒッグス位相はギャップがあり、局所順序パラメータがなく、基本ヒッグス場は閉じ込められた位相に断続的に連結である。
一方、超伝導体のようなヒッグス相は豊富な現象論を示す。
本研究では, 従来および高次対称性を用いた対称性保護位相(SPT)相としてヒッグス位相の最小記述を提案する。
この第一部では、2+1D $\mathbb Z_2$ gauge 理論に焦点をあて、ヒッグス相が物理的文脈に依存する高次磁気対称性と物質対称性によって保護されていることが分かる。
この提案はヒッグス相の既知の性質を捉えるが、フラドキン・シェンカーモデルのヒッグス相は位相図の対称部分においてSPTエッジモードを持つと予測し、解析的に確認する。
さらに、このSPT特性は、磁気対称性を明示的に破る際、極めて堅牢であると主張する。
ヒッグスと閉じ込められた位相はバルク遷移なしで接続されるが、境界相転移によって分離され、テンソルネットワークシミュレーションで確認される。
より一般に、ヒッグス SPT 相の境界異常は対称性破れ相の創発的異常と一致し、ヒッグス相と対称性破れの関係を正確にする。
ヒッグス相のSPTの性質は、ヒッグス凝縮体間の遷移においてバルク、例えば、バルクに現れる。
最後に、超伝導体-絶縁体-超伝導体(SIS)接合の離散ゲージ群アナログを一般化する「バルク欠陥対応」のような一般的なSPT位相に適用可能な知見を抽出する。
この研究の続編は「ヒッグス=SPT」を連続対称性に一般化し、超伝導をSPT特性として解釈する。
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