論文の概要: A two-dimensional realization of the parity anomaly

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.22173v1
• Date: Mon, 23 Mar 2026 16:34:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.78801
• Title: A two-dimensional realization of the parity anomaly
• Title（参考訳）: パリティ異常の二次元的実現
• Authors: Nehal Mittal, Tristan Villain, Mathis Demouchy, Quentin Redon, Raphael Lopes, Youssef Aziz Alaoui, Sylvain Nascimbene,
• Abstract要約: 量子異常は古典理論の対称性が量子化によって保存できないときに生じる。 顕著な例は、半量子化されたホール反応を強制する単一の2次元ディラックフェルミオンのパリティ異常である。 超低温ジスプロシウム原子の合成2次元系における量子ホール相転移の臨界点におけるパリティアノマラスホール応答の観測を報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum anomalies arise when symmetries of a classical theory cannot be preserved upon quantization, leading to unconventional topological responses. A prominent example is the parity anomaly of a single two-dimensional Dirac fermion, which enforces a half-quantized Hall response. Anomaly inflow mechanism allows this effect to be observed at the surfaces of three-dimensional topological insulators, however, its realization in a genuinely two-dimensional system has remained elusive. Here we report the observation of a parity-anomalous Hall response at the critical point of a quantum Hall topological phase transition in a synthetic two-dimensional system of ultracold dysprosium atoms. By coupling a continuous spatial dimension to a finite synthetic dimension encoded in atomic spin states, we engineer tunable Chern bands with C = 0 and 1. At the transition, the bulk gap closes at a single Dirac point, where we observe a robust half-quantized Hall drift despite strong non-adiabatic excitations. We show that this response originates from the global structure of the band topology, is protected by an emergent parity symmetry at criticality, and disappears when parity is explicitly broken. Our work establishes synthetic quantum systems as a powerful platform to probe quantum anomalies and their interplay with topology and non-equilibrium dynamics.
• Abstract（参考訳）: 量子異常は古典理論の対称性が量子化によって保存できないときに生じ、伝統的でない位相応答をもたらす。 顕著な例は、半量子化されたホール反応を強制する単一の2次元ディラックフェルミオンのパリティ異常である。 異常な流入機構により、この効果は3次元トポロジカル絶縁体の表面で観測できるが、真の2次元系におけるその実現はいまだに解明されていない。 本稿では,超低温ジスプロシウム原子の合成2次元系における量子ホール位相相転移の臨界点におけるパリティアノマラスホール応答の観測を報告する。 原子スピン状態に符号化された有限合成次元に連続的な空間次元を結合することにより、C = 0 と 1 のチューナブルチャーンバンドを設計する。 この遷移において、バルクギャップは1つのディラック点で閉じ、強い非断熱励起にもかかわらず、頑健な半量子化ホールドリフトを観測する。 この反応はバンドトポロジーのグローバルな構造から発生し、臨界度における創発的パリティ対称性によって保護され、パリティが明示的に破られたときに消失することを示す。 我々の研究は、量子異常を探索する強力なプラットフォームとして合成量子系を確立し、トポロジーや非平衡力学と相互作用する。

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