論文の概要: Higher-order Topological Parity Anomaly and Half-integer Hall Effect in High-dimensional Synthetic Lattices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.08820v1
• Date: Mon, 12 May 2025 18:44:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-15 21:44:09.238053
• Title: Higher-order Topological Parity Anomaly and Half-integer Hall Effect in High-dimensional Synthetic Lattices
• Title（参考訳）: 高次元合成格子における高次トポロジカルパリティ異常と半整数ホール効果
• Authors: Xian-Hao Wei, Xi-Wang Luo, Guang-Can Guo, Zheng-Wei Zhou,
• Abstract要約: パリティ異常と関連するthithalf-integer量子化ホールコンダクタンスは、$n$2次トポロジカル絶縁体の境界状態によって実現される。 我々の研究は、一般高次元高階トポロジカル絶縁体におけるパリティ異常の実現とキャラクタリゼーションを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4374837991804086
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recent advances in constructing synthetic dimension provide a powerful tool for exploring exotic topological states of matter in high dimensions. Here we report that the parity anomaly and associated \textit{half-integer} quantized Hall conductance, arising in 2$j$+1 (space-time) dimensions with a single or odd number of Dirac cones, can be realized by the boundary states of $n$-th order topological insulators in (2$j$+$n$)-dimensional synthetic lattices. We establish a general bulk-boundary correspondence by integrating the ``nested" Wilson loop theory with the time-reversal polarization at highly-symmetric momenta, a set of $Z_2$ topological invariants are extracted which determines the number of higher-order-boundary Dirac cones and their locations. We develop a general construction procedure for Hamiltonians supporting such higher-order topological parity anomaly. Moreover, we propose an experimental implementation scheme based on photonic synthetic dimensions and provide a method for probing the associated half-integer Hall conductance by the transmission spectra. Our work offers the realization and characterization of parity anomaly in general high-dimensional higher-order topological insulators and opens an avenue for exploring fundamental physics and possible device applications enabled by manipulating Dirac cones.
• Abstract（参考訳）: 合成次元の構築の最近の進歩は、高次元における物質のエキゾチックな位相状態の探索に強力なツールを提供する。 ここでは, 2$j$+1(時空)次元の1つあるいは奇数のディラックコーンの次元に生じるパリティ異常と関連する<textit{half-integer}量子化ホールコンダクタンスを, (2$j$+$n$)-次元合成格子における$n$-次トポロジカル絶縁体の境界状態によって実現できることを報告する。 我々は、高対称モータにおける時間反転分極と「ネステッド」ウィルソンループ理論を統合することで、一般のバルク境界対応を確立し、高次有界ディラック円錐の個数とその位置を決定するZ_2$トポロジカル不変量の集合を抽出する。 このような高階位相パリティ異常をサポートするハミルトニアンの一般的な構成手順を開発する。 さらに,光合成次元に基づく実験的な実装手法を提案し,送信スペクトルを用いて関連する半整数ホールのコンダクタンスを求める方法を提案する。 我々の研究は、一般に高次元高次トポロジカル絶縁体におけるパリティ異常の実現とキャラクタリゼーションを提供し、基礎物理学とディラックコーンを操作可能なデバイス応用を探求するための道を開く。

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