Z2拓扑物相的普适拓扑淬火动力学 | Science Bulletin

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Universal topological quench dynamics for Z₂ topological phases

Lin Zhang, Wei Jia, Xiong-Jun Liu

Science Bulletin, 2022, 67(12): 1236–1242

doi: 10.1016/j.scib.2022.04.019

简介

具有Z₂不变量的自由费米子拓扑物相是定义在系统平衡基态上的, 并且覆盖了广泛的拓扑态, 包括时间反演不变拓扑绝缘体. 这些平衡态拓扑物相是否与非平衡量子动力学存在普适的对应关系是一个在理论上和实验上都具有重要意义的基本问题. 本文揭示了与十重分类中不同维度和对称类的平衡态拓扑物相相关联的普适拓扑淬火动力学. 研究发现由狄拉克哈密顿量表示的, 并且通常由定义在高对称点的Z₂不变量刻画的d维一般拓扑物相可以由约化到布里渊区中某些称为最高阶能带反转面的任意离散动量点的拓扑表征. 此降维后的拓扑与将系统从平庸初态淬火到拓扑末态所诱导的非平衡动力学中衍生的拓扑模式存在一一对应关系, 这给出了平衡态拓扑物相的动力学标定. 这项工作补全了完整十重分类拓扑物相的动力学表征, 并且可以部分拓展到由晶体对称性保护的或者具有非狄拉克哈密顿量的更加广泛的拓扑物相, 因此将广泛地促进理论和实验研究.

图文导读

Figure 1: Dynamical characterization of the 1D Z₂ topological phase.

Figure 2: Highest-order BIS characterization for generic Z₂ topological phases. 

Figure 3: Characterizing 2D topological phase in class AII.

Figure 4: Dynamical detection of 3D TR-invariant topological insulator in class AII.

通讯作者

刘雄军 北京大学物理学院教授. 主要从事冷原子物理和凝聚态理论中的拓扑量子物相及相关研究.   

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