Modelli liquidi a torsione diedrica da fermioni di Majorana emergenti

Modelli liquidi a torsione diedrica da fermioni di Majorana emergenti

Timestamp: 30 marzo 2023 8:19
Nodo di origine: 2554688

Jeffrey CY Teo1 e Yichen Hu2

1Dipartimento di Fisica, Università della Virginia, Charlottesville, VA22904, USA
2Il Rudolf Peierls Center for Theoretical Physics, Università di Oxford, Oxford OX1 3PU, Regno Unito

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Astratto

Presentiamo una famiglia di modelli a filo accoppiato basati su elettroni di fasi topologiche orbifold bosoniche, denominate liquidi di torsione, in due dimensioni spaziali. Tutti i gradi di libertà dei fermioni locali sono separati e rimossi dall'ordine topologico dalle interazioni a molti corpi. Liquidi di spin chirali bosonici e superconduttori anionici sono costruiti su una serie di fili interagenti, ciascuno supporta fermioni di Majorana senza massa emergenti che sono non locali (frazionari) e costituiscono l'algebra $SO(N)$ Kac-Moody Wess-Zumino-Witten a livello 1. Ci concentriamo sulla simmetria diedrica $D_k$ di $SO(2n)_1$, e la sua promozione a simmetria di gauge manipolando la località delle coppie di fermioni. La misurazione del (sotto)gruppo di simmetria genera i liquidi di torsione $mathcal{C}/G$, dove $G=mathbb{Z}_2$ per $mathcal{C}=U(1)_l$, $SU(n)_1 $, e $G=mathbb{Z}_2$, $mathbb{Z}_k$, $D_k$ per $mathcal{C}=SO(2n)_1$. Costruiamo modelli esattamente risolvibili per tutti questi stati topologici. Dimostriamo la presenza di un gap di energia di eccitazione di massa e dimostriamo la comparsa di teorie di campo conformi edge orbifold corrispondenti agli ordini topologici del liquido twist. Analizziamo le proprietà statistiche delle eccitazioni degli anioni, inclusi gli anioni metaplettici non abeliani e una nuova classe di quasiparticelle denominate flussini di Ising. Mostriamo un modello di misurazione periodica otto volte in $SO(2n)_1/G$ identificando i componenti non chirali dei liquidi di torsione con teorie di gauge discrete.

Riepilogo popolare

Elettroni fortemente interagenti in due dimensioni possono dare origine a esotiche fasi topologiche quantistiche della materia. Gli stati di Hall quantistici frazionari con quasiparticelle caricate in modo frazionario, tra gli altri, sono esempi ben noti. Recentemente, sono stati compiuti sostanziali progressi teorici nella classificazione delle fasi topologiche con simmetrie, dove i flussi di simmetria possono essere promossi dai classici vortici estrinseci alle eccitazioni dinamiche quantistiche. In questo lavoro, utilizzando un modello esattamente risolvibile, forniamo nuove informazioni sull'origine fisica e sulla sua dinamica microscopica a molti corpi di una famiglia prototipica di tali fasi quantistiche.

Ci concentriamo sulle fasi topologiche bosoniche basate sugli elettroni che supportano i fermioni di Majorana emergenti che sono le loro stesse antiparticelle e sono frazioni di elettroni. La simmetria diedrica che "ruota" la specie del fermione viene promossa a un'invarianza di gauge locale e le eccitazioni flusso-carica vengono deconfinate. Dimostriamo come le interazioni a molti corpi dettano microscopicamente le proprietà di località delle combinazioni di fermioni e quindi governano le proprietà locali e quantistiche della simmetria. Le eccitazioni di flusso, come gli anioni metaplettici e il romanzo "Ising-fluxon", hanno proprietà esotiche e possono consentire tecnologie quantistiche protette dalle decoerenze ambientali. Scopriamo inoltre uno schema di classificazione periodica per le fasi topologiche bosoniche calibrate con simmetria diedrica.

Il metodo impiegato nel nostro lavoro sarà utile per i lavori futuri che esplorano la dinamica dei vortici quantistici e successivamente la loro utilità per le tecnologie quantistiche. I nostri modelli forniranno una guida utile per la ricerca sperimentale delle fasi topologiche desiderate nei materiali reali.

► dati BibTeX

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Citato da

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Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-03-31 12:24:15). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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