来自新兴马约拉纳费米子的二面角扭曲液体模型

来自新兴马约拉纳费米子的二面角扭曲液体模型

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Jeffrey CY Teo1 和胡以琛2

1弗吉尼亚大学物理系,夏洛茨维尔,VA22904,美国
2The Rudolf Peierls Center for Theoretical Physics, University of Oxford, Oxford OX1 3PU, UK

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抽象

我们在两个空间维度上提出了一系列基于电子的玻色子轨道双折拓扑相耦合线模型,称为扭曲液体。 通过多体相互作用,所有局部费米子自由度都会从拓扑序中产生间隙并从中移除。 玻色子手性自旋液体和任意子超导体构建在一系列相互作用的导线上,每个都支持涌现的无质量马约拉纳费米子,这些费米子是非局部(分数)并构成 $SO(N)$ Kac-Moody Wess-Zumino-Witten 代数1. 我们关注 $SO(2n)_1$ 的二面角 $D_k$ 对称性,以及通过操纵费米子对的局部性将其提升为规范对称性。 测量对称性(子)群会生成 $mathcal{C}/G$ 扭曲液体,其中 $G=mathbb{Z}_2$ 表示 $mathcal{C}=U(1)_l$, $SU(n)_1 $, 和 $G=mathbb{Z}_2$, $mathbb{Z}_k$, $D_k$ for $mathcal{C}=SO(2n)_1$. 我们为所有这些拓扑状态构建了完全可解的模型。 我们证明了体激发能隙的存在,并证明了与扭曲液体拓扑阶相对应的边轨道双折共形场论的出现。 我们分析了任意子激发的统计特性,包括非阿贝尔变形任意子和一类称为伊辛通量子的新准粒子。 我们通过使用离散规范理论识别扭曲液体的非手性成分,在 $SO(2n)_1/G$ 中展示了八重周期性规范模式。

二维中强相互作用的电子可以产生奇异的量子纠缠拓扑相。 具有部分带电准粒子的部分量子霍尔态是众所周知的例子。 最近,在具有对称性的拓扑相分类方面取得了实质性的理论进展,其中对称通量可以从经典的外在涡流提升到量子动力学激发。 在这项工作中,我们使用可精确求解的模型,为此类量子相原型家族的物理起源及其多体微观动力学提供了新的见解。

我们专注于基于电子的玻色子拓扑相,支持涌现的马约拉纳费米子,这些费米子是它们自己的反粒子并且是电子的一部分。 “旋转”费米子种类的二面角对称性被提升为局部规范不变性,并且通量-电荷激发被去限制。 我们证明了多少体相互作用在微观上决定了费米子组合的局域特性,从而控制了对称性的局域和量子特性。 通量激发,例如元复合任意子和新颖的“Ising-fluxon”,具有奇特的特性,可以使量子技术免受环境退相干的影响。 我们进一步发现了二面角对称性测量玻色子拓扑相的周期性分类方案。

我们工作中采用的方法将有利于未来探索量子涡旋动力学的工作及其对量子技术的实用性。 我们的模型将为实际材料中所需拓扑相的实验搜索提供有用的指导。

►BibTeX数据

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被引用

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