論文の概要: Higgs Condensates are Symmetry-Protected Topological Phases: II. $U(1)$
Gauge Theory and Superconductors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08136v1
- Date: Tue, 14 Mar 2023 17:59:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-15 13:40:54.411021
- Title: Higgs Condensates are Symmetry-Protected Topological Phases: II. $U(1)$
Gauge Theory and Superconductors
- Title（参考訳）: Higgs Condensates is Symmetry-Protected Topological Phases: II。
$U(1)$ゲージ理論と超伝導体
- Authors: Ryan Thorngren, Tibor Rakovszky, Ruben Verresen, and Ashvin Vishwanath
- Abstract要約: 空間次元$d$のヒッグス位相が非自明な$U(1)$ SPTクラスであり、ヒッグス場に付随する大域的な$U(1)$対称性によって保護されていることを示す。
超伝導体のシグネチャ特性 - 電磁波のヒッグス相 - は、このSPT応答から再現することができる。
また、電子超伝導体中の「2e」凝縮物を含む部分ヒッグス相への一般化も扱う。
- 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: Classifying Higgs phases within the landscape of gapped and symmetry
preserving states of matter presents a conceptual challenge. We argue that
$U(1)$ Higgs phases are symmetry-protected topological (SPT) phases and we
derive their topological response theory and boundary anomaly -- applicable to
superconductors treated with dynamical electromagnetic field. This generalizes
the discussion of discrete gauge theories by Verresen et al., arXiv:2211.01376.
We show that a Higgs phase in $d$ spatial dimensions is in a non-trivial SPT
class protected by a global $U(1)$ symmetry associated with the Higgs field,
and a $d-2$ form $U(1)$ magnetic symmetry, associated with the absence of
magnetic monopoles. In $d=2$, this gives an SPT with a mixed Hall response
between conventional symmetries, whereas in $d=3$ we obtain a novel SPT
protected by a 0-form and 1-form symmetry whose 2+1d boundary anomaly is
satisfied by a superfluid. The signature properties of superconductors -- Higgs
phases for electromagnetism -- can be reproduced from this SPT response. For
instance, the Josephson effect directly arises from the aforementioned boundary
superfluid. In addition to this minimalist approach being complementary to
Landau-Ginzburg theory, its non-perturbative nature is useful in situations
where fluctuations are significant. We substantiate this by predicting the
stability of the Josephson effect upon introducing monopoles in $U(1)$ lattice
gauge theory, where tuning from the charge-1 Higgs phase to the confined phase
leads to a quantum critical point in the junction. Furthermore, this
perspective reveals unexpected connections, such as how persistent currents at
the surface of a superconductor arise from generalized Thouless pumps. We also
treat generalizations to partial-Higgs phases, including "2e" condensates in
electronic superconductors, corresponding to symmetry-enriched topological
orders.
- Abstract（参考訳）: 空隙と対称保存状態の風景の中でヒッグス相を分類することは概念的な挑戦である。
U(1)$ヒッグス相は対称性保護トポロジカル(SPT)相であり、そのトポロジカル応答理論と境界異常を導出する。
これは、Verresen et al., arXiv:2211.01376 による離散ゲージ理論の議論を一般化する。
空間次元$d$のヒッグス位相は、ヒッグス場に付随する大域的な$U(1)$対称性で保護された非自明なSPTクラスであり、磁気モノポールの欠如に関連する$d-2$形式$U(1)$磁気対称性であることを示す。
$d=2$ の場合、これは従来の対称性間の混合ホール応答を持つ SPT を与えるが、$d=3$ では 0-形式と 1-形式対称性で保護された新しい SPT を得る。
超伝導体 - ヒッグス相 - の電気磁気特性は、このspt応答から再現することができる。
例えば、ジョセフソン効果は前述の境界超流動から直接生じる。
ランダウ・ギンズバーグ理論を補完するこの最小主義的アプローチに加えて、その非摂動的性質は変動が重要である状況において有用である。
我々は、電荷-1ヒッグス位相から閉じ込められた位相へのチューニングがジャンクションの量子臨界点につながるような、$U(1)$格子ゲージ理論におけるモノポールの導入によるジョセフソン効果の安定性を予測することによってこれを裏付ける。
さらに、この視点は、超伝導体の表面の永続的な電流が一般化されたThoulessポンプから生じるなど、予期せぬ接続を明らかにしている。
また,電子超伝導体中の"2e"凝縮を含む部分ヒッグス相への一般化を,対称性に富む位相秩序に対応するように扱う。
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