Modelos líquidos de torsión diedro a partir de fermiones emergentes de Majorana

Modelos líquidos de torsión diedro a partir de fermiones emergentes de Majorana

Marca de tiempo: 30 de marzo de 2023 8:19 a. M.
Nodo de origen: 2554688

Jeffrey CY Teo1 y Yichen Hu2

1Departamento de Física, Universidad de Virginia, Charlottesville, VA22904, EE. UU.
2El Centro Rudolf Peierls de Física Teórica, Universidad de Oxford, Oxford OX1 3PU, Reino Unido

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Resumen

Presentamos una familia de modelos de cables acoplados basados ​​en electrones de fases topológicas orbifold bosónicas, denominadas líquidos de torsión, en dos dimensiones espaciales. Todos los grados de libertad de los fermiones locales están separados y eliminados del orden topológico por interacciones de muchos cuerpos. Los líquidos de espín quiral bosónico y los superconductores anónicos se construyen sobre una matriz de cables que interactúan, cada uno admite fermiones de Majorana emergentes sin masa que no son locales (fraccionales) y constituyen el álgebra de $SO(N)$ Kac-Moody Wess-Zumino-Witten a nivel 1. Nos centramos en la simetría diédrica $D_k$ de $SO(2n)_1$, y su promoción a una simetría de norma mediante la manipulación de la localidad de los pares de fermiones. Medir el (sub)grupo de simetría genera los líquidos de torsión $mathcal{C}/G$, donde $G=mathbb{Z}_2$ para $mathcal{C}=U(1)_l$, $SU(n)_1 $ y $G=mathbb{Z}_2$, $mathbb{Z}_k$, $D_k$ para $mathcal{C}=SO(2n)_1$. Construimos modelos exactamente solucionables para todos estos estados topológicos. Probamos la presencia de una brecha de energía de excitación masiva y demostramos la aparición de teorías de campo conforme de orbifold de borde correspondientes a los órdenes topológicos líquidos de torsión. Analizamos las propiedades estadísticas de las excitaciones de anyon, incluidos los anyons metaplécticos no abelianos y una nueva clase de cuasipartículas denominadas fluxones de Ising. Mostramos un patrón de medición periódica de ocho veces en $SO(2n)_1/G$ al identificar los componentes no quirales de los líquidos de torsión con teorías de medición discretas.

Resumen popular

Los electrones que interactúan fuertemente en dos dimensiones pueden dar lugar a exóticas fases topológicas cuánticas entrelazadas de la materia. Los estados de Hall cuánticos fraccionarios con cuasipartículas cargadas fraccionariamente, entre otros, son ejemplos bien conocidos. Recientemente, se ha logrado un progreso teórico sustancial en la clasificación de fases topológicas con simetrías, donde los flujos de simetría pueden promoverse desde vórtices extrínsecos clásicos hasta excitaciones dinámicas cuánticas. En este trabajo, utilizando un modelo que se puede resolver exactamente, brindamos una nueva perspectiva del origen físico y su dinámica microscópica de muchos cuerpos de una familia prototípica de tales fases cuánticas.

Nos centramos en las fases topológicas bosónicas basadas en electrones que sustentan los fermiones de Majorana emergentes que son sus propias antipartículas y son fracciones de electrones. La simetría diédrica que "rota" las especies de fermiones se promueve a una invariancia de calibre local y las excitaciones de carga de flujo se desconfinan. Demostramos cómo las interacciones de muchos cuerpos dictan microscópicamente las propiedades de localidad de las combinaciones de fermiones y, por lo tanto, gobiernan las propiedades locales y cuánticas de la simetría. Las excitaciones de flujo, como los aniones metaplécticos y la novela "Ising-fluxon", tienen propiedades exóticas y pueden permitir que las tecnologías cuánticas estén protegidas de las decoherencias ambientales. Descubrimos además un esquema de clasificación periódica para las fases topológicas bosónicas calibradas por simetría diédrica.

El método empleado en nuestro trabajo será beneficioso para trabajos futuros que exploren la dinámica del vórtice cuántico y, posteriormente, su utilidad para las tecnologías cuánticas. Nuestros modelos proporcionarán una guía útil para la búsqueda experimental de las fases topológicas deseadas en materiales reales.

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Citado por

[1] Pak Kau Lim, Michael Mulligan y Jeffrey CY Teo, "Rellenos parciales del estado de Hall cuántico bosónico $E_8$", arXiv: 2212.14559, (2022).

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2023-03-31 12:24:15). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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