論文の概要: Fractional Wannier Orbitals and Tight-Binding Gauge Fields for Kitaev Honeycomb Superlattices with Flat Majorana Bands

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.12559v1
• Date: Wed, 17 Jul 2024 13:44:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-18 17:07:03.129595
• Title: Fractional Wannier Orbitals and Tight-Binding Gauge Fields for Kitaev Honeycomb Superlattices with Flat Majorana Bands
• Title（参考訳）: フラットマヨラナバンドを持つ北エフハニカム超格子のフラクショナルワニエ軌道とタイトバイディングゲージ場
• Authors: K. B. Yogendra, G. Baskaran, Tanmoy Das,
• Abstract要約: フラクショナル励起は、基礎物理学と量子技術の両方に大きな可能性を秘めている。 そこで本研究では,ハニカム格子上のキタエフスピンモデルにおけるπ-フラックスの様々な結晶相における低エネルギーマヨナ分散の進化について検討する。 我々は、この超交換相互作用がZ2ゲージ場として作用する条件を特定し、マヨアナ・ワニエ軌道の強結合ホッピングを管理する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.19116784879310028
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fractional excitations offer vast potential for both fundamental physics and quantum technologies. However, their dynamics under the influence of gauge fields pose a significant challenge to conventional models. Here, we investigate the evolution of low-energy Majorana dispersions across various crystalline phases of the \pi-flux in the Kitaev spin model on a honeycomb lattice. We develop an effective tight-binding description for these low-energy Majorana fermions, introducing a gauge potential through a superexchange-like interaction that systematically eliminates the high-energy spectrum. We identify conditions under which this superexchange interaction acts as a Z2 gauge field, governing the tight-binding hopping of Majorana Wannier orbitals. Our study reveals an intriguing phase transition between two non-trivial topological phases characterized by gapless flat-band (extensive) degeneracy. To further explore flat band physics, we introduce a mean-field theory describing a gauge-invariant Majorana density-wave order within these bands. The resulting split Chern bands facilitate the partial filling of Chern bands, effectively leading to fractional Chern states. Our work, encompassing both the gauge-mediated tight-binding model and the mean-field theory, opens doors for future exploration of $U(1)$, $SU(N)$ gauge-mediated tight-binding approach to other fractional or entangled Wannier excitations.
• Abstract（参考訳）: フラクショナル励起は、基礎物理学と量子技術の両方に大きな可能性を秘めている。 しかし、ゲージ場の影響下でのそれらの力学は、従来のモデルにとって大きな課題となる。 そこで本研究では, ハニカム格子上のキタエフスピンモデルにおいて, 種々の結晶相における低エネルギーマヨナ分散の進化について検討する。 我々は、これらの低エネルギーマヨラナフェルミオンに対して、高エネルギースペクトルを体系的に排除する超交換的な相互作用を通じてゲージポテンシャルを導入する、効果的な強結合記述を開発する。 我々は、この超交換相互作用がZ2ゲージ場として作用する条件を特定し、マヨアナ・ワニエ軌道の強結合ホッピングを管理する。 本研究は,2つの非自明な位相位相間の興味深い相転移について明らかにした。 さらに平らなバンド物理学を探求するために、これらのバンド内のゲージ不変Majorana密度波列を記述する平均場理論を導入する。 その結果、チャーンバンドが分裂し、チャーンバンドの部分充填が促進され、事実上チャーン状態が分断される。 我々の研究はゲージ媒介の強結合モデルと平均場理論の両方を包含し、他の分数的あるいは絡み合ったワニエ励起に対するゲージ媒介の強結合アプローチとして$U(1)$,$SU(N)$の将来の探索の扉を開く。

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