論文の概要: Dynamical characterization of $Z_{2}$ Floquet topological phases via
quantum quenches
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.00114v2
- Date: Wed, 15 Nov 2023 10:12:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-16 19:07:06.745452
- Title: Dynamical characterization of $Z_{2}$ Floquet topological phases via
quantum quenches
- Title（参考訳）: 量子クエンチェによる$z_{2}$フロケット位相相の動的キャラクタリゼーション
- Authors: Lin Zhang
- Abstract要約: 我々は、Z_2$フロケ位相に対する最初の完全かつ統一的な力学的特徴付け理論を開発した。
ストロボスコープによる時間平均スピン偏光によるフロケバンドの極小情報の計測により,ブリルアン帯の一部の離散モーメントに現れるトポロジカルスピンテクスチャパターンが明らかとなった。
我々の研究は、$Z_2$Floquet位相を検出し、Floquet位相の全クラスに対する力学的特徴を完備化する、非常に実現可能な方法を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.927579219242575
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The complete characterization of a generic $d$-dimensional Floquet
topological phase is usually hard for the requirement of information about the
micromotion throughout the entire driving period. In a recent work [L. Zhang et
al., Phys. Rev. Lett. 125, 183001 (2020)], an experimentally feasible dynamical
detection scheme was proposed to characterize the integer Floquet topological
phases using quantum quenches. However, this theory is still far away from
completion, especially for free-fermion Floquet topological phases, where the
states can also be characterized by $Z_{2}$ invariants. Here we develop the
first full and unified dynamical characterization theory for the $Z_{2}$
Floquet topological phases of different dimensionality and tenfold-way symmetry
classes by quenching the system from a trivial and static initial state to the
Floquet topological regime through suddenly changing the parameters and turning
on the periodic driving. By measuring the minimal information of Floquet bands
via the stroboscopic time-averaged spin polarizations, we show that the
topological spin texture patterns emerging on certain discrete momenta of
Brillouin zone called the $0$ or $\pi$ gap highest-order band-inversion
surfaces provide a measurable dynamical $Z_{2}$ Floquet invariant, which
uniquely determines the Floquet boundary modes in the corresponding quasienergy
gap and characterizes the $Z_{2}$ Floquet topology. The applications of our
theory are illustrated via one- and two-dimensional models that are accessible
in current quantum simulation experiments. Our work provides a highly feasible
way to detect the $Z_{2}$ Floquet topology and completes the dynamical
characterization for the full tenfold classes of Floquet topological phases,
which shall advance the research in theory and experiments.
- Abstract（参考訳）: 一般的なd$-dimensional floquet位相相の完全な特徴付けは、通常、駆動期間全体を通してマイクロモーションに関する情報を必要とする。
最近の研究 (L. Zhang et al., Phys. Lett. 125, 183001 (2020)] において、量子クエンチを用いて整数フロケ位相を特徴づけるために実験的に実現可能な動的検出法が提案された。
しかし、この理論はまだ完成には程遠いもので、特に自由フェルミオン・フロケ位相(英語版)(free-fermion Floquet topological phases)では、状態は$Z_{2}$不変量によって特徴づけられる。
ここでは, 自明かつ静的な初期状態から, パラメータの急激な変更と周期的駆動の切り換えによって, 系をフロケ位相に切り換えることにより, 異なる次元および10倍方向対称性のフロケ位相に対する最初の完全かつ統一的な動的特徴付け理論を開発する。
ストロボスコピック時間平均スピン偏光によるフロケバンドの極小情報を測定することにより、ブリュアンゾーンの離散モーメントに現れるトポロジカルスピンテクスチャパターンである$0$または$$\pi$の高次バンド反転曲面が、対応する準エネルギーギャップにおけるフロケ境界モードを一意に決定し、Z_{2}$フロケ位相を特徴づける、測定可能な力学式Z_{2}$フロケ不変量を与えることを示した。
この理論の応用は、現在の量子シミュレーション実験でアクセスできる1次元モデルと2次元モデルによって示される。
我々の研究は、z_{2}$ floquetトポロジーを非常に実現可能な方法で検出し、フロッケ位相相の10倍クラス全体の動的特徴付けを完結させ、理論と実験の研究を前進させる。
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