Spontaneous vortex-antivortex lattice and Majorana fermions in rhombohedral graphene
本研究利用Ginzburg-Landau理论和微观计算，预测在低电子密度的多层菱面体石墨烯中存在一种自发形成的涡旋-反涡旋晶格（VAL）超导态，其核心容纳Majorana零模，并在实验相图中识别了该态及其实验表现。
2025-09-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Algebraic Fermi liquid from phase fluctuations: "topological" fermions, vortex "berryons" and QED3 theory of cuprate superconductors
在铜氧化物超导体的赝能隙态的相位涨落模型中，我们发现了一种新的统计“Berry相”的节准粒子和涨落涡旋之间的相互作用。描述该模型的有效作用量假定为（2+1）维各向异性欧几里得量子电动力学（QED_3）的形式，并自然产生其费米激发的边缘费米液体行为。在x-T相图中的掺杂轴出现作为一个量子临界线，调节低能费米学。我们根据现有的实验来检验我们的理论的优点。
2001-10-24 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Interacting non-Abelian anyons as Majorana fermions in the honeycomb lattice model
我们研究集体状态的相互作用的非阿贝尔任意子出现在Kitaev的蜂窝晶格模型。涡-涡相互作用导致拓扑简并性的提升，并且发现能量表现出与Majorana费米子定位在涡核处一致的振荡。我们展示了如何构造对应于融合通道自由度的状态，并获得表征拓扑低能谱稳定性的能隙。为了研究多个涡旋的集体行为，我们引入了一个有效的Majorana费米子格点模型。我们找到了必要的条件，它近似的蜂窝晶格模型的频谱，并表明，二分相互作用是负责在许多涡系统的简并提升。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Majorana fermions of a two-dimensional Px+iPy superconductor
为了研究$p_x+ip_y$超导体的Majorana费米子激发，在球上求解了两种情况下的Bogoliubov-de-Gennes方程：（i）涡旋-反涡旋对位于相反的两极;（ii）边缘靠近南极，反涡旋位于北极.涡核支持两个马约拉纳费米子的状态，其能量随球体半径呈指数下降，独立于适度的无序势。在有限温度下计算了电子进入超导体涡旋位置附近的隧穿电导，并与{ \it s}波超导体的情况进行了比较。反涡旋的零偏压电导峰值是涡旋的一半。这种效应可以作为序参量对称性的探测器，也可以作为马约拉纳费米子的直接测量。
2009-04-19 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
The phase diagram of two-dimensional fast-rotating ultra-cold fermionic atoms near unitarity
通过分析涡旋晶格，重入库珀配对和富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫（FFLO）状态在一个单一的理论框架，我们探讨了如何涡旋和自旋纹理加入，以保护超导性对大磁场。我们使用一个快速旋转的超冷气体的费米原子附近的幺正性作为模型系统服从实验探索，并发现一个层次的自旋极化和FFLO阶段，其中金属或带绝缘体的未配对粒子共存的空间调制的超流体托管的涡旋晶格。量子涨落可以将这些相分别转化为强关联的“涡旋液体”金属和绝缘体。我们认为，涡旋晶格显着提高FFLO状态的稳定性，并讨论在冷原子实验中观察这些状态的前景。
2012-06-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Asymmetric spatial structure of zero modes for birefringent Dirac fermions
我们研究的零能量模式，出现在一个不寻常的涡旋配置涉及的动能和适当的质量项在一个模型中，表现出双折射狄拉克费米子作为其低能量激发。我们发现了一个令人惊讶的特征，即与以涡旋和反涡旋拓扑缺陷为中心的状态相关的长度尺度的比率可以任意变化，但量子数（如电荷）的分数化不受影响。我们讨论了这种情况下，从对称性的角度来看，并提出了一个特定的晶格模型实现这种情况下的数值结果。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topologically Induced Fermion Parity Flips in Superconductor Vortices
二维拓扑超导体中的Majorana束缚态的一个突出特征是它们在被涡旋环绕时获得$π$的相位因子。这项工作的重点是涡的自由度本身，并表明，在马约拉纳状态的变化是伴随着费米子宇称变化的漩涡内。这种宇称翻转被解释为超导导线中费米子宇称泵机制的高维模拟，以及通过一般的拓扑参数。这是证明在三种不同的情况下的水平交叉-在i）自旋三重态配对超导体，并在邻近诱导超导系统涉及ii）量子自旋霍尔铁磁体混合和iii）陈绝缘体。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergent vortex-electron interaction from dualization
本文考虑3+1维的阿贝尔Higgs模型，其中引入了带电费米子。这可以被看作是一个具有未成对电子（或空穴）的II型超导体模型，类似于高$T_c$超导体的玻色子-费米子模型，但其中玻色子和费米子仅通过电磁规范场相互作用。我们研究了这个模型的对偶形式，它是一个大质量反对称张量规范场$B_{μν}$介导的涡旋线的相互作用。这个场通过非定域自旋-规范相互作用项耦合到费米子。然后，我们计算了量子校正由于费米子在一个循环，并表明，由于存在这个新的非局部项的拓扑$B \wedge F$相互作用诱导的有效作用，导致增加的光子和张量规范场的质量。此外，我们发现电子之间的库仑势，但与一个大的介电常数产生的单回路效应。
2020-04-14 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-th
Tunneling spectrum of a pinned vortex with a robust Majorana state
我们研究了一个由拓扑绝缘体和带空穴的超导体组成的异质结构。这个洞形成了一个漩涡。该系统支持一个强大的马约拉纳费米子状态绑定到涡核。我们研究了利用扫描隧道光谱（i）在所提出的装置中探测Majorana费米子和（ii）研究束缚在涡核上的激发态的可能性。马约拉纳费米子表现为隧穿电导的磁场依赖的零偏异常。得到了探测马约拉纳费米子的最佳参数。在最佳状态下，马约拉纳费米子与激发态之间有一个很大的间隙。零能态的数量等于空穴中的通量量子的数量;因此，零偏异常的强度取决于磁场。还研究了束缚在核心上的最低能量激发。的激发态光谱不同于一个典型的Abrikosov涡的光谱，提供了额外的间接确认马约拉纳状态的观察。
2014-03-25 cond-mat.str-el
Two-dimensional fermionic superfluids, pairing instability and vortex liquids in the absence of time reversal symmetry
我们考虑一个一般的二维系统的费米子粒子有吸引力的相互作用，没有无序。如果不存在时间反演对称性，除了零温超流之外，还可能得到不可压缩的绝缘态。通过对未成对费米子量子霍尔态库珀对不稳定性的微扰分析，发现在II型系统中超流-绝缘体相变是二级的。我们得到了作为化学势（密度）和温度的函数的配对相图。然而，更仔细的分析表明，配对量子相变总是抢占了另一个过渡到一个强关联的正常状态，保留库珀配对，不能顺利地连接到量子霍尔态的未配对费米子。这样一个正常的阶段可以定性地看作是一个液体的旋涡，虽然它可能获得传统的破缺对称性。即使它不能在有限的温度下生存，它的影响也会通过交叉温标以下的强烈量子涨落而被感受到。这些结论直接适用于接近么正性的费米子超冷原子系统，但也可能与其他强关联超流体的性质有关，包括高温超导体。
2012-06-08 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Particle-vortex duality of 2d Dirac fermion from electric-magnetic duality of 3d topological insulators
粒子-涡旋对偶性是研究玻色子系统的有力理论工具。在这里，我们提出了一个类似的对偶狄拉克费米子在2 + 1维。本文提出用对偶理论QED 3来描述单狄拉克锥的物理，即对偶狄拉克费米子与规范场耦合的QED 3。这种对偶性是通过考虑三维拓扑绝缘体（TI）表面的两种替代描述而建立的。第一种描述是通常的狄拉克锥面态。第二种描述是通过一个电磁耦合到一个规范场，它映射到一个规范的拓扑超导体的大块TI的对偶性访问。这种交替的描述最终导致了一个新的表面理论-对偶QED 3。对偶理论提供了一个明确的推导T-Pfidian状态，建议的表面拓扑秩序的TI，这是简单的配对超流态的对偶费米子。时间逆转和粒子-空穴对称性的角色通过二元性交换，这将我们的一些结果与Son最近关于粒子-空穴对称量子霍尔态的猜想联系起来。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Two-dimensional conductors with interactions and disorder from particle-vortex duality
本文研究了二维空间中存在淬火无序的强涨落U（1）规范场耦合的狄拉克费米子。这样的系统与自由狄拉克费米子理论是对偶的，后者是原始理论的涡旋。与超导性类似，当这些费米子涡旋局部化时，原始系统成为完美导体，当涡旋具有有限的电导率时，原始费米子也具有有限的电导率。我们提供了几个实现这一原则，从而引入新的例子，强相互作用的二维金属，逃避安德森局域化。
2017-09-20 cond-mat.str-el hep-th
Effective field theory, chiral anomaly and vortex zero modes for odd parity topological superconducting state of three dimensional Dirac materials
用三维有质量和无质量狄拉克费米子分别描述了各种窄禁带和无禁带半导体的低能准粒子色散。三维Dirac旋量结构中存在时间反演不变量、奇宇称和Lorentz赝标拓扑超导态。在这里，我们推导了这种拓扑成对态的有效场论的无质量狄拉克费米子在起伏塞曼项的存在下，这似乎是一个手征规范场。有效理论包括一个混合的电磁和手征异常项的体积，和一个组合的纯异常和混合异常的表面。在本文中，我们证明了在一般条件下，在稀涡相中费米子零模的存在。利用零模的存在性及其与反常的密切联系，我们提出了一种有效的狄拉克质量拓扑场论。简要讨论了$\mathrm{Cu}_x\mathrm{Bi}_2\mathrm{Se}_3$和$\mathrm{Sn}_{1-x}\mathrm{In}_x\mathrm{Te}$低温非常规超导态的有效场论和零模的实验结果。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Thermoelectric properties and Wiedemann-Franz like relations in mixed-dimensional QEDs from particle-vortex dualities
本文研究了相对论狄拉克费米子和威尔逊-费歇尔玻色子的混合维量子电动力学的热电性质。这些模型都是自对偶的，并且可以根据化学势、背景磁场和电磁精细结构常数的大小形成非平凡的多体相。使用粒子涡的对偶性，我们推导出各种热电关系的强相互作用的阶段与经典的范例，如Wiedemann-Franz法和莫特的关系在双弱相互作用的制度。此外，在自对偶点处，对于费米子理论，我们发现热导率与电导率的比值依赖于Seebeck张量的行列式和唯象参数Hall角$θ_H$。至于玻色子理论，对偶费米子描述解释了它的塞贝克张量如何根据$θ_H$表征的动力学机制而变化。
2021-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Gauge field fluctuation corrected QED3 effective action by fermionic particle-vortex duality
本文利用费米子粒子-涡旋对偶提出非微扰框架，将规范场涨落纳入QED3有效作用量，并应用于N=1和N=2的狄拉克费米子模型，揭示了电荷磁化率增强、磁导率降低以及N=2时磁催化被消除等现象。
2024-12-30 cond-mat.str-el hep-th
Multiply quantized vortices in fermionic superfluids: angular momentum, unpaired fermions, and spectral asymmetry
本文计算了在轴对称多重量子化涡旋存在下s波成对超流体的轨道角动量$L_z$。对于涡的缠绕数$|k| > 1$，我们发现，在弱配对BCS制度$L_z$是显着减少从它的值$\hbar N k/2$在玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）制度，其中$N$是费米子的总数。这种偏差的结果从BCS基态，这是由于沿涡旋子隙态的光谱流的结果出现的未成对费米子的存在。我们支持我们的结果分析和数值求解Bogoliubov-de-Gennes方程的弱配对BCS制度。
2017-08-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Berezinskii-Kosterlitz-Thouless Transition in Heavy Fermion Superlattices
我们提出用Berezinskiii-Kosterlitz-无子跃迁来解释Mizukami等人（Nature Physics 7，849（2011））在重费米子超晶格中发现的超导跃迁。我们观察到，重费米子超导体和正常金属区域之间的有效质量失配提供了一个有效的障碍，使准二维超导在这样的系统。结果表明，无论有无磁场，电阻率数据都符合BKT转变。此外，我们还研究了附近的磁量子临界点对涡旋系统的影响，发现磁涨落可以显著降低涡旋核的能量。随着层数的减少，间隙进一步减小，这是由于界面处Yb离子的对断裂效应造成的。
2012-05-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Majorana-like fermion physics: Emergence of topologically protected vortical states in graphene interacting with an electromagnetic field
Belarusian State University（白俄罗斯国立大学）
基于准相对论石墨烯模型，研究在外加电磁场下系统复介电常数频率依赖中出现的马约拉纳型涡旋态，并揭示其拓扑电荷与Fano共振的关联。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Vortices and Edge Reconstruction in Small Quantal Systems at High Angular Momenta
当有限量子系统被设置为旋转时，涡旋可以形成。在小粒子数的限制下，与排斥相互作用的粒子的谐波捕获费米子系统中的涡旋形成与相应的玻色子系统相似，涡旋进入旋转云以增加旋转。我们发现，对于较大数量的费米子，$N\gtrsim15$，费米子涡竞争，并与（夏蒙-温）边重构基态共存，迫使一些基态，如中央单涡，到激发态的频谱。在实验上，费米子系统可以是例如半导体异质结构、量子点，并且对应的玻色子系统是磁光阱（MOT）。
2004-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Vortex driven phase transition in Topologically Massive QED
在（2+1）维规范理论中，四分量无质量费米子具有类手征对称性.由于带有Chern-Simons项的QED $_{3}$包含矢量势的涡旋解，人们可以预期涡旋驱动的相变为零温时手征凝聚被冲走的Kosterlitz-Schloss型.为了研究这种可能性，在朗道规范下，我们用Dyson-Schwinger方程数值计算费米子传播子，用谱函数解析计算费米子传播子。结果表明，在弱耦合情况下，拓扑质量的临界值至少为$O(10^{-2})e^{2}$，超过此值时，手征凝聚体被冲走.
2016-03-30 cond-mat.str-el hep-th
Particle-vortex duality in topological insulators and superconductors
我们研究了三维和四维时空中拓扑绝缘体和拓扑超导体之间的对偶性的起源和含义。在后一种情况下，对偶变换可以在路径积分的水平上按标准方法进行，而在三维情况下，它采取“奇维自对偶”的形式。在这个意义上，它与平面系统的粒子-涡旋对偶性密切相关。特别是，我们用这个来阐述儿子的猜想，三维狄拉克费米子，可以被认为是一个四维拓扑绝缘体的表面模式是对偶的复合费米子。
2017-01-31 cond-mat.str-el hep-th
Particle-Vortex Duality from 3d Bosonization
我们提供了一个简单的推导粒子涡的对偶性在d=2+1维。我们的出发点是一种相对论形式的通量附着，旨在改变粒子的统计。从这个种子中，我们衍生出一个新的二元性网络。这些包括玻色子的粒子-涡旋对偶性以及最近发现的费米子的对应物。
2016-06-19 cond-mat.str-el hep-th
An Effective Field Theory for the Spinless p-wave Superconductor
我们构造了超导体的有效场论，该理论足以描述位于涡核上的低位子能隙费米子模，同时类似于拓扑场论，因为没有体自由度。这是通过费米子的动力学项来实现的，该项与涡旋拓扑荷成比例，因此在体积中消失。我们详细研究了无自旋二维$p_x + ip_y$超导体的情况，并表明在单个涡旋中，包括零模在内的亚能隙费米子谱具有与微观模型相同的特征.我们还表明，在拓扑标度限制，我们的理论成为一个真正的拓扑场论保留Majorana模式的涡核，并正确地描述了非阿贝尔统计的旋涡。
2014-05-22 cond-mat.str-el
Composite fermions and the field-tuned superconductor-insulator transition
在几个二维薄膜中，表现出磁场调谐的超导体到绝缘体的转变（SIT），稳定的金属相已被观察到。的SIT的“脏玻色子”的描述的基础上，我们建议，金属区域是类似于复合费米液体观察到的二维电子气的半满朗道水平。这里的复合费米子是附着在一个出射规范场的一个通量量子上的移动涡旋。复合涡旋液体是一种二维非费米液态金属，我们认为它对弱淬火无序是稳定的。我们描述了几个实验结果的紧急复合涡流液体。
2015-09-25 cond-mat.str-el hep-th
Flat bands in topological media
拓扑介质是其属性受拓扑保护的系统，因此对系统的变形具有鲁棒性。在拓扑绝缘体和超导体中，体-表面和体-涡旋的对应关系在系统表面和涡旋核内部产生了无隙的外尔、狄拉克或马约拉纳费米子。在这里，我们表明，在无带隙拓扑介质中，体表面和体涡对应更有效：它产生拓扑保护的无带隙费米子没有色散-平带。形成平带的费米子零模被定位在具有受保护的节线的拓扑介质的表面上，并且在具有拓扑受保护的费米子点（Weyl点）的系统中被定位在涡核中。平带有一个非常奇异的态密度，我们表明，这种性质可能会引起特别是表面超导性，甚至在室温下也可能存在。
2011-07-26 cond-mat.str-el hep-ph
Flat band in topological matter: possible route to room-temperature superconductivity
拓扑介质是其属性受拓扑保护的系统，因此对系统的变形具有鲁棒性。在拓扑绝缘体和超导体中，体-表面和体-涡旋的对应关系在系统表面和涡旋核内部产生了无隙的外尔、狄拉克或马约拉纳费米子。在无带隙拓扑介质中，体-表面和体-涡旋对应产生拓扑保护的无带隙费米子，没有色散-平带。形成平带的费米子零模被定位在具有受保护的节线的拓扑介质的表面上，并且在具有拓扑受保护的费米子点（Weyl点）的系统中被定位在涡核中。平带具有极其奇异的态密度，这种性质特别可能导致表面超导性，这种超导性原则上甚至在室温下也可能存在。
2012-02-15 cond-mat.str-el hep-ph
Electron fractionalization for two-dimensional Dirac fermions
最近，在描述大质量狄拉克费米子、轴向规范荷为2的复值希格斯场和U（1）轴向规范场之间耦合的$(2+1)$维时空场论中，证明了不破坏时间反演对称性的费米子数分数化。当希格斯场本身支持涡旋时，或者当这些涡旋伴随着轴向规范场中的半涡旋时，电荷分馏就会发生。分数电荷是通过三种不同的技术计算的。分数电荷的公式作为一个函数的狄拉克哈密顿量，打破了光谱能量反射对称性的参数。在希格斯场中只存在电荷$\pm1$涡旋时，分数电荷连续变化，因此可以取无理值。轴向规范场的半涡旋和希格斯场中的电荷$\pm1$涡旋的同时存在将分数电荷重新合理化为1/2。
2007-12-14 cond-mat.str-el hep-th physics.atom-ph
Criticality in quantum triangular antiferromagnets via fermionized vortices
我们从一个新的角度重新审视二维受抑量子磁性，目的是探索新的临界点和临界相。我们研究了易平面三角形反铁磁体使用的双涡的方法，费米子的旋涡与陈-西蒙斯场。在这里，我们开发这种技术的整数自旋系统，一般表现出一个简单的顺磁相以及磁有序相共面和共线自旋顺序。在费米子化涡旋方法中，我们导出了一个包含狄拉克费米子的低能有效理论，狄拉克费米子有两种最小耦合到U（1）和Chern-Simons规范场的味道。在临界点，我们认为陈-西蒙斯规范场可以被归入U（1）规范场，直到不相关的相互作用，我们到达（2+1）维的量子电动力学（QED 3）。此外，我们推测具有完全SU（2）味对称性的临界QED 3描述了顺磁体和两个磁有序相合并的自旋模型的O（4）多临界点。值得注意的是，具有味SU（2）对称性的QED 3与具有O（4）对称性的普通临界Phi^4场论是对偶的。这导致了一些意想不到的，可验证的QED 3预测。我们的费米子涡旋的方法与偶极的解释nu=1/2分数量子霍尔态的连接也被证明。本文介绍的方法将适用于自旋1/2系统在即将出版的。
2005-03-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
