論文の概要: Topological Phases with Average Symmetries: the Decohered, the Disordered, and the Intrinsic
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.16399v3
- Date: Sun, 19 May 2024 19:53:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-22 01:00:22.526250
- Title: Topological Phases with Average Symmetries: the Decohered, the Disordered, and the Intrinsic
- Title（参考訳）: 平均対称性をもつ位相相:デコヒート、障害、本質
- Authors: Ruochen Ma, Jian-Hao Zhang, Zhen Bi, Meng Cheng, Chong Wang,
- Abstract要約: 混合量子状態の位相相は、オープン量子系のテクスタイトデコヒーレンスに由来するが、近年は大きな関心を集めている。
平均対称性保護位相の体系的分類と特徴付けを行う。
また、不規則なボゾン系における平均対称性リッチトポロジカル位(ASET)の理論を定式化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.002608494115886
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Global symmetries greatly enrich the landscape of topological quantum phases, playing an essential role from topological insulators to fractional quantum Hall effect. Topological phases in mixed quantum states, originating from \textit{decoherence} in open quantum systems or \textit{disorders} in imperfect crystalline solids, have recently garnered significant interest. Unlike pure states, mixed quantum states can exhibit \textit{average symmetries} -- symmetries that keep the total ensemble invariant but not on each individual state. In this work, we present a systematic classification and characterization of average symmetry-protected topological (ASPT) phases applicable to generic symmetry groups, encompassing both average and exact symmetries, for bosonic and fermionic systems. Moreover, we formulate the theory of average symmetry-enriched topological (ASET) orders in disordered bosonic systems. Our systematic approach helps clarify nuanced issues in previous literature and uncovers compelling new physics. Notably, we discover that (1) the definition and classification of ASPT phases in decohered and disordered systems exhibit subtle differences; (2) despite these differences, ASPT phases in both settings can be classified and characterized under a unified framework of defect decoration and spectral sequence; (3) this systematic classification uncovers a plethora of ASPT phases that are \textit{intrinsically mixed}, implying they can exclusively manifest in decohered or disordered systems where part of the symmetry is average; (4) similarly for ASET, we find intrinsically disordered phases exhibiting exotic anyon behaviors -- the ground states of such phases necessarily contain localized anyons, with gapless (yet still localized) excitation spectral.
- Abstract（参考訳）: グローバル対称性はトポロジカル量子相の風景を大いに豊かにし、トポロジカルな絶縁体から分数量子ホール効果まで重要な役割を担っている。
混合量子状態の位相相は、開量子系における \textit{decoherence} や不完全結晶固体における \textit{disorders} に由来するが、近年大きな関心を集めている。
純状態とは異なり、混合量子状態は、個々の状態に対して、全アンサンブルを不変に保ちつつも、個々の状態に依存しない対称性である「textit{average symmetries}」を示すことができる。
本研究では,一般対称性群に適用可能な平均対称性保護位相 (ASPT) の体系的分類と特性について述べる。
さらに、不規則なボゾン系における平均対称性リッチトポロジカル位数(ASET)の理論を定式化する。
我々の体系的なアプローチは、過去の文献における曖昧な問題を明確化し、魅力的な新しい物理学を明らかにするのに役立ちます。
特に,(1)非整合系におけるASPT相の定義と分類が微妙な違いを示すこと,(2) 両相のASPT相は,欠陥装飾とスペクトル配列の統一的な枠組みで分類・特徴付けられること,(3) この系統分類は,対称性の一部が平均となる非整合系や乱系において排他的に現れること,(4) ASETと同様,非整合系における内在的乱相は,非整合性エキソン性を示す。
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