Modelos líquidos de torção diédrica de férmions de Majorana emergentes

Modelos líquidos de torção diédrica de férmions de Majorana emergentes

Nó Fonte: 2554688

Jeffrey CY Teo1 e Yichen Hu2

1Departamento de Física, Universidade da Virgínia, Charlottesville, VA22904, EUA
2Centro Rudolf Peierls de Física Teórica, Universidade de Oxford, Oxford OX1 3PU, Reino Unido

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Sumário

Apresentamos uma família de modelos de fios acoplados baseados em elétrons de fases topológicas orbifold bosônicas, denominadas líquidos de torção, em duas dimensões espaciais. Todos os graus de liberdade dos férmions locais são separados e removidos da ordem topológica por interações de muitos corpos. Líquidos de spin quiral bosônicos e supercondutores anyônicos são construídos em uma série de fios interagentes, cada um suporta férmions emergentes de Majorana sem massa que são não locais (fracionários) e constituem a álgebra $SO(N)$ Kac-Moody Wess-Zumino-Witten no nível 1. Nós nos concentramos na simetria diédrica $D_k$ de $SO(2n)_1$, e sua promoção para uma simetria de calibre manipulando a localidade dos pares de férmions. Medir o (sub)grupo de simetria gera os líquidos twist $mathcal{C}/G$, onde $G=mathbb{Z}_2$ para $mathcal{C}=U(1)_l$, $SU(n)_1 $, e $G=mathbb{Z}_2$, $mathbb{Z}_k$, $D_k$ para $mathcal{C}=SO(2n)_1$. Construímos modelos exatamente solucionáveis ​​para todos esses estados topológicos. Provamos a presença de um gap de energia de excitação em massa e demonstramos o aparecimento de teorias de campos conformados de borda orbifold correspondentes às ordens topológicas de líquido de torção. Analisamos as propriedades estatísticas das excitações anyon, incluindo os anyons metapléticos não-abelianos e uma nova classe de quasipartículas denominadas fluxons de Ising. Mostramos um padrão de medição periódica de oito vezes em $SO(2n)_1/G$ identificando os componentes não quirais dos líquidos de torção com teorias de medição discreta.

Elétrons fortemente interagindo em duas dimensões podem dar origem a fases topológicas da matéria emaranhadas quânticas exóticas. Estados Hall quânticos fracionários com quasipartículas com carga fracionada, entre outros, são exemplos bem conhecidos. Recentemente, progressos teóricos substanciais foram feitos na classificação de fases topológicas com simetrias, onde os fluxos de simetria podem ser promovidos de vórtices extrínsecos clássicos para excitações dinâmicas quânticas. Neste trabalho, usando um modelo exatamente solucionável, fornecemos novos insights sobre a origem física e sua dinâmica microscópica de muitos corpos de uma família prototípica de tais fases quânticas.

Nós nos concentramos em fases topológicas bosônicas baseadas em elétrons que suportam férmions emergentes de Majorana que são suas próprias antipartículas e são frações de elétrons. A simetria diédrica que “gira” as espécies de férmions é promovida a uma invariância de calibre local e as excitações de carga de fluxo são desconfinadas. Demonstramos como as interações de muitos corpos ditam microscopicamente as propriedades de localidade das combinações de férmions e, assim, governam as propriedades locais e quânticas da simetria. As excitações de fluxo, como os anyons metapléticos e o novo “Ising-fluxon”, têm propriedades exóticas e podem permitir tecnologias quânticas protegidas de decoerências ambientais. Descobrimos ainda um esquema de classificação periódica para fases topológicas bosônicas medidas por simetria diédrica.

O método empregado em nosso trabalho será benéfico para trabalhos futuros que explorem a dinâmica de vórtices quânticos e, posteriormente, sua utilidade para tecnologias quânticas. Nossos modelos fornecerão orientação útil para a busca experimental das fases topológicas desejadas em materiais reais.

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[197] A teoria do medidor diédrico $D^{[omega]}(D_k)$ com grau par $k$ foi omitida na ref. Propício-1995. A representação de 3 cociclos $f^{g_1g_2g_3}$ da cohomologia $[u,v,w]$ (221) em $H^3(D_k,U(1))=mathbb{Z}_ktimesmathbb{Z}_2timesmathbb {Z}_2$, quando $k$ é par, e a solução correspondente $r^{g_1g_2}$ para a equação hexágona (165) são resultados originais neste artigo.

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Citado por

[1] Pak Kau Lim, Michael Mulligan e Jeffrey C. Y. Teo, “Preenchimentos parciais do estado Hall quântico bosônico $E_8$”, arXiv: 2212.14559, (2022).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-03-31 12:24:15). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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