論文の概要: Symmetry-protected topology and deconfined solitons in a multi-link $\mathbb{Z}_2$ gauge theory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.03374v1
- Date: Mon, 02 Mar 2026 22:59:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-05 21:29:15.021141
- Title: Symmetry-protected topology and deconfined solitons in a multi-link $\mathbb{Z}_2$ gauge theory
- Title(参考訳): マルチリンク$\mathbb{Z}_2$ゲージ理論における対称性保護位相と分解ソリトン
- Authors: Enrico C. Domanti, Alejandro Bermudez,
- Abstract要約: 球殻の大円として視覚化できるリンクを持つ多重グラフ上で定義された$mathbbZ$格子ゲージ理論を研究する。
これは、ピエルズ不安定性に類似した現象の根底にある状態依存トンネル振幅につながることを示す。
行列積状態に基づいて詳細な解析を行うことで、電荷分解が電荷-摩擦化の結果生じることを証明できる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 45.88028371034407
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: With the advent of quantum simulators, exploring exotic collective phenomena in lattice models with local symmetries and unconventional geometries is at reach of near-term experiments. Motivated by recent progress in this direction, we study a $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theory defined on a multi-graph with links that can be visualized as great circles of a spherical shell hosting the $\mathbb{Z}_2$ gauge fields. Elementary Wilson loops along pairs of these bonds allow to identify a dynamical gauge-invariant flux, responsible for Aharonov-Bohm-like interference effects in the tunneling dynamics of charged matter residing on the vertices. Focusing on an odd number of links, we show that this leads to state-dependent tunneling amplitudes underlying a phenomenon analogous to the Peierls instability. We find inhomogeneous phases in which an ordered pattern of the gauge fluxes spontaneously breaks translational invariance, and intertwines with a bond order wave for the gauge-invariant kinetic matter operators. Long-range order is shown to coexist with symmetry protected topological order, which survives the quantum fluctuations of the gauge flux induced by an external electric field. Doping the system above half filling leads to the formation of topological soliton/anti-soliton pairs interpolating between different inhomogeneous orderings of the gauge fluxes. By performining a detailed analysis based on matrix product states, we prove that charge deconfinement emerges as a consequence of charge-fractionalization. Quasiparticles carrying fractional charge and bound at the soliton centers can be arbitrarily separated without feeling a confining force, in spite of the long-range attractive interactions set by the small electric field on the individual integer charges.
- Abstract(参考訳): 量子シミュレータの出現により、局所対称性と非伝統的なジオメトリーを持つ格子モデルにおいて、エキゾチックな集合現象を探索することが、短期的な実験の到達点である。
この方向の最近の進歩により、$\mathbb{Z}_2$ゲージ場を包含する球殻の大円として視覚化できるリンクを持つ多重グラフ上で定義される$\mathbb{Z}_2$ゲージ理論が研究される。
これらの結合のペアに沿った素のウィルソンループは、頂点上に存在する荷電物質のトンネル力学においてアハロノフ・ボームのような干渉効果の原因となるゲージ不変フラックスを同定することができる。
奇数のリンクに着目して、これはピエルズ不安定性に類似した現象の根底にある状態依存トンネル振幅につながることを示す。
ゲージフラックスの順序パターンが自発的に変換不変性を破り、ゲージ不変な運動物質演算子に対する結合順序波と干渉する不均一位相を求める。
長距離秩序は対称性に保護された位相秩序と共存することが示され、これは外電場によって誘導されるゲージフラックスの量子揺らぎを生き残る。
ハーフフィリング上の系をドーピングすると、ゲージフラックスの異なる不均一順序の間を補間するトポロジカルソリトン/反ソリトン対が形成される。
行列積状態に基づいて詳細な解析を行うことで、電荷分解が電荷-摩擦化の結果生じることを証明できる。
差分電荷とソリトン中心で束縛された準粒子は、個々の整数電荷上の小さな電場によって設定された長距離の魅力的な相互作用にもかかわらず、収束力を感じることなく任意に分離することができる。
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