Quantized charge pumping through a quantum dot by surface acoustic waves
我们提出了一种量子化电荷泵的实现。横向量子点由GaAs/AlGaAs异质结构中的金属分裂栅极限定。使用波长为点长度两倍的表面声波以频率f=3GHz泵送单个电子通过点。泵浦电流示出了在栅极电压和波振幅设置的范围内的值I=nef处的规则的量化模式。观察到的n值，即每个波周期传输的电子数，由在泵浦周期期间与电子库的费米能级共振的量子点中的电子态数确定。
2003-12-11 cond-mat.mes-hall
Quantum Pumping and Quantized Magnetoresistance in a Hall Bar
我们展示了如何可以产生直流电流在霍尔酒吧不施加偏置电压。与该泵浦电流对应的霍尔电阻$R_H$被量化，就像通常的整数量子霍尔效应（IQHE）一样。然而，与IQHE相反，纵向电阻$R_{xx}$在平台上不消失，而是等于霍尔电阻。我们提出了一个实验的几何结构来测量泵浦电流和验证$R_H$和$R_{xx}$的预测行为。
2003-09-22 cond-mat.mes-hall
Single-parameter quantized charge pumping in high magnetic fields
研究了强磁场中半导体量子点的单参数量子化电荷泵。该量子点被限定在AlGaAs/GaAs异质结构中的两个顶栅之间。将振荡电压施加到栅极之一导致栅极特性中的泵浦电流平台，对应于每个周期整数倍电子的受控转移。在平行于平面的磁场中，平台变得更加明显，指示改进的电流量化。电流量子化持续到磁场，其中可以预期设备的全自旋极化。
2008-11-07 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic quantized charge pumping with tunable-barrier quantum dots: a review of current progress
在奈米电子电路中，对个别载流子的精确操控，是其最基本量子特性--元电荷的普适性与不变性--实际应用的基础。电荷泵从控制连接到源极和漏极引线的纳米结构的参数的周期性外部调制产生净电流;在量化泵浦的状态中，电流作为控制参数的函数以$q_e f$的步长变化，其中$q_e$是电子电荷，并且$f$是调制频率。近年来，基于具有可调隧道势垒的半导体量子点的稳健且精确的量子化电荷泵已经被开发出来。这些器件允许在许多数量级上调制点和引线之间的电荷交换速率，并且能够捕获远离与引线平衡的精确数量的电子。相应的非绝热泵浦协议集中在理解与电荷加载、捕获和释放相关联的泵浦循环的单独部分。本文综述了基于可调势垒量子点的量子化电荷泵的实现、模型和计量学应用。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall
Quantized charge pumping by surface acoustic waves in ballistic quasi-1D channels
采用严格可解的紧束缚模型，研究了弹道式准一维量子信道中声表面波诱导电子的绝热抽运。负责声电电流量子化的单电子自由度与传输共振有关。我们研究了实验可控参数（SAW功率，栅极电压，源漏偏置，振幅和相位的次级SAW光束）上的声电电流的平台状结构的影响。结果与现有的实验观察结果一致。
2004-02-24 cond-mat.mes-hall
Quantized spin pump on helical edge states of a topological insulator
本文对基于量子自旋霍尔绝缘体螺旋边态的传统双参数量子泵器件中的量子自旋泵进行了理论研究。通过引入两个与时间相关的反相磁化作为泵浦参数，我们发现当费米能级位于磁化打开的能隙中时，在一个泵浦周期内可以泵浦出整数个电荷或自旋，这归因于两个泵浦势之间可能存在的拓扑界面态。量子化的泵浦电流可以是完全自旋极化的、自旋非极化的或纯自旋电流，而其方向可以通过一些系统参数（如泵浦相位和局部栅极电压）突然反转。我们的研究结果可能有助于量子化自旋泵的产生。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall
Quantum spin pumping at fractionally quantized magnetization state for a system with competing exchange interactions
研究了具有竞争交换作用的反铁磁自旋1/2链的量子自旋抽运。我们表明，在空间和时间调制的空间周期性的潜力作为一个量子自旋泵。在我们的模型系统中，外加电场通过引入键交替交换相互作用导致自旋能隙到其临界基态。我们研究了不同量子化磁化状态下的量子自旋抽运，并从物理上解释了不同分数量子化磁化状态下量子自旋抽运的存在和不存在。
2008-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantized adiabatic charge pumping and resonant transmission
绝热泵浦的电荷，通过一个量子点在旋转栅门几何非相互作用的电子进行了研究，作为两个调制电位的强度（相关的两个点接触的导线的电导）和它们之间的相移的函数。它示出的泵浦电荷的大小和符号的确定的相对位置和方向的封闭轮廓穿过的系统在参数平面中，和在该平面中的传输峰（或共振）。当透射峰值落在泵浦轮廓内时，获得泵浦电荷（每个调制周期）的峰值（以电子电荷$e$为单位）。整数值由泵浦轮廓的绕组数给出：相同方向的双绕组给出电荷2，而围绕传输峰的两个相反分支的绕组或相反方向的绕组可以给出接近零的电荷。
2002-02-18 cond-mat.mes-hall
Giga-Hertz quantized charge pumping in bottom gate defined InAs nanowire quantum dots
半导体纳米线（NW）是一种多功能、高度可调的材料平台，是纳米尺度和量子物理学许多新发展的核心。在这里，我们展示了电荷泵，即，单个电子在高达$1.3\,$ GHz的频率下通过InAs NW量子点（QD）器件的受控传输。QD在NW中由一系列局部底栅以现有技术的器件几何形状静电感应。单个栅极的周期性调制足以获得与调制频率成比例的直流电流。直流偏置、调制幅度和局部栅极上的栅极电压可以用于控制每个周期传送的电荷数量。InAs纳米线中的电荷泵不仅与作为当前标准的计量学相关，而且还开辟了通过单电子光谱和相关实验来研究各种奇异状态物质（例如Majorana模式）的机会。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall
Real-time evolution and quantized charge pumping in magnetic Weyl semimetals
通过求解含时薛定谔方程，研究了磁性Weyl半金属中的实时演化和电荷泵。在绝热极限的实时演化，我们表明，总的泵浦电荷量子化的磁性外尔半金属在量子霍尔系统，虽然外尔半金属没有体隙。我们研究如何影响的障碍的电荷泵。结果表明，量子化的泵浦电荷对小无序是鲁棒的，并且发现泵浦电荷在中间无序区增加。我们还研究了掺杂对电荷泵浦的影响，并表明可以检测到零掺杂时的量子化泵浦电荷的剩余部分。我们的研究结果表明，实时演化是一个有用的技术，用于检测系统的拓扑性质，没有散装的差距和/或障碍。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-induced Gap and Quantized Charge Pumping in Nano-helix
我们提出了几个新的物理现象的基础上纳米尺度的螺旋线。施加横向于螺旋线的静态电场引起金属到绝缘体的转变，其中带隙由所施加的电压确定。类似的思想可以应用于“几何地”构造具有任意外部势的一维系统。利用四极电极配置，电场可以在横向平面中旋转，导致与旋转频率成比例的量化的直流充电电流。该装置可作为高精度电流测量的新标准。相反的效果意味着，在存在横向静态电场的情况下，使电流通过螺旋线可以导致螺旋的机械旋转。这种效应可用于构建纳米级机电马达。最后，我们的方法也使控制和测量螺旋生物分子（如DNA）的电子特性的新方法成为可能。
2008-10-28 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic nonlinear non-Hermitian quantized pumping
本文研究非线性非厄米波导阵列中拓扑界面态的非绝热泵浦，证明慢速非绝热驱动下速度比仍量子化为1，而快速驱动时泵浦消失并存在转变。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum pumping in closed systems, adiabatic transport, and the Kubo formula
考虑了封闭系统中的量子抽运。我们解释说，久保公式包含所有的物理相关成分的线性响应理论的框架内的泵浦电荷（$Q$）的计算。阐明了绝热输运和"几何磁性”的一般公式之间的关系。我们区分绝热和耗散的贡献$Q$。一方面，我们观察到绝热泵浦不一定要量子化。另一方面，我们定义的情况下，量子化的绝热泵作为一个近似。与精确量子化的偏差与无扰电导有关。作为应用，我们讨论了以下例子：经典耗散泵浦电导控制，经典绝热（非耗散）泵浦平移，和量子泵浦的双势垒模型。在后一种情况下，我们分析了3位晶格哈密顿量，这代表了最简单的泵浦设备。我们评论的连接与流行的$S$矩阵形式主义已被用来计算开放系统中的泵。
2003-08-31 cond-mat.mes-hall
Quantized adiabatic quantum pumping due to interference
最近的理论计算表明，介观器件中由于电势调制引起的量子化电荷转移可以完全由电子波函数的干涉引起（1）导出了泵浦电荷Q的新公式（每周期）;它再现了Brouwer公式没有偏见，也产生的影响，调制电位的Landauer公式中存在的偏见。(2)对于旋转栅门几何形状，在栅极电压V_L（t）和V_R（t）随时间变化的情况下，Q的大小和符号由系统在{V_L-V_R}平面中穿过的闭合轮廓相对于该平面中的传输谐振的相对位置和取向确定。当透射峰值落在轮廓内时，获得Q（以e为单位）的k值，并由轮廓的缠绕数给出。(3)当调制电位是由于表面声波，Q表现出阶梯结构，整数值，让人想起实验观察。
2002-08-04 cond-mat.mes-hall
Gigahertz quantized charge pumping in graphene quantum dots
单电子泵通过使安培能够根据电子的元电荷来重新定义，从而彻底改变了电学计量学。基于介观金属系统中的光刻固定隧道势垒和正常/超导混合旋转门的泵可以达到非常小的误差率，但仅在MHz的泵速对应于1 pA量级的小电流时。半导体结构中的可调谐势垒泵已经在GHz频率下工作，但误差率的理论处理更复杂，只能得到近似的预测。在这里，我们提出了一个单片，固定势垒单电子泵完全由石墨烯制成。我们演示了泵浦操作频率高达1.4 GHz，并预测在90 MHz的误差率低至百万分之0.01。结合量子霍尔效应和邻近感应约瑟夫森结的创纪录高精度，精确的量子化电流产生使量子三角形的全石墨烯闭合触手可及。石墨烯电荷泵在量子精密测量之外的预期应用包括在静电掺杂的双层石墨烯储层中经由电子-空穴复合的单光子产生，以及用于在量子信息处理中读出基于自旋的石墨烯量子位。
2012-07-27 cond-mat.mes-hall
Topological charge pumping by sliding moiré pattern
研究了叠栅超晶格中层间滑移驱动的绝热拓扑电荷泵。我们表明，当我们滑动一个单一的层的扭曲双层系统相对于其他，莫尔图案流和量子化的电子传输发生。当费米能级处于谱隙内时，层间滑移过程中的抽运电荷数被量子化为滑移的陈数，它服从类似于量子霍尔效应的丢番图方程。我们将这个论点应用到扭曲的双层石墨烯上，发现几乎平坦的能带上方和下方的能隙具有非零的滑动陈氏数。当费米能级处于这两个带隙中时，在垂直于滑移方向上发生滑移驱动的拓扑抽运。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall
Quantized charge pumping in superconducting double barrier structure : Non-trivial correlations due to proximity effect
本文研究了绝热极限下电子穿过超导双势垒结构的量子电荷泵。在这种结构中，量子电荷泵可以通过（a）调制两个超导带隙的振幅$Δ_1$和$Δ_2$，或者（b）周期性地调制序参量相位，超导势垒的$ϕ_1$和$ϕ_2$。在前一种情况下，我们表明，超导能隙引起一个非常尖锐的共振，导致量子化的泵电荷的传输，当泵轮廓包围的共振。另一方面，我们发现，量化是很难实现在后一种情况下。我们发现，包含弱电子-电子相互作用的量子线导致重整化组的传输幅度的演变，由于接近效应的完美传输限制。因此，当我们接近零温度极限时，我们得到量子化的泵浦电荷的破坏。这与在Luttinger液体中的双势垒中的电荷泵送的情况形成鲜明对比，在Luttinger液体中，量子化的电荷泵送实际上是在零温度极限下实现的。我们还提出了一个实验装置来研究这些影响。
2008-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological quantized edge-pumping-spin flip in Rice-Mele model with spin-orbit coupling
本文研究有自旋 Rice-Mele 模型，表明自旋轨道耦合将简并点转变为节点环，并通过周期与开放边界下的量子化泵浦自旋及边缘双周期自旋翻转揭示边界-体对应。
2025-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum charge pumping through fractional Fermions in charge density modulated quantum wires and Rashba nanowires
在两种不同的设置下，我们研究了分数荷电费米子束缚态系统中的绝热量子电荷泵现象。第一个量子泵设置由电荷密度调制的量子线组成，第二个是基于半导体纳米线与Rashba自旋轨道相互作用，在空间振荡磁场的存在下。在这两种量子泵中，研究了N-X-N几何结构中的输运，其中感兴趣的系统（X）连接到两个正常金属引线（N），并且两个泵浦参数是有效的引线-引线势垒的强度。泵浦电荷的散射矩阵形式主义内计算。我们表明，在这两种设置中的量子泵浦提供了一个独特的签名的分数费米子束缚态的存在下，在渐近量化的泵浦电荷。此外，我们调查散粒噪声所产生的量子泵浦，验证量子化的泵浦电荷对应于最小的散粒噪声。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Optimization of quantized charge pumping using full counting statistics
我们使用全计数统计技术优化单电子电荷泵的操作。为此，我们评估的统计数据的泵浦电荷在很宽的驱动频率范围内使用Floquet理论，在这里集中在电流和噪声。对于由一个或两个栅极电压控制的电荷泵，我们证明了我们的理论框架可能会导致增强的器件性能。具体而言，通过优化驱动参数，我们预测可以产生量化电流的频率会显著增加。对于绝热双参数泵浦，我们利用泵浦电荷和噪声可以表示为参数空间中Berry曲率上的曲面积分。我们的研究结果是重要的努力，以实现高频电荷泵，我们的预测可以验证使用当前的技术。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Non-adiabatic effect on Laughlin's argument of the quantum Hall effect
作为非绝热无磁泵浦的最简单的理论实现之一，我们数值研究了磁通量泵浦的量子霍尔系统中的非绝热电荷输运。在绝热极限下，泵浦电荷被量子化，称为圆柱晶格中的劳克林变元。在均匀电场中，我们得到了绝热极限下量子化泵浦与突变极限下无泵浦的联系公式。两个极限之间的中间区域由朗道间隙决定。还讨论了随机性或杂质效应。
2008-06-27 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of optical solenoids and quantized charge pumping along tailored paths in two-dimensional Chern insulators
薄螺线管产生的局域磁通量的引入在量子霍尔物理的量子实验中起着重要的作用。通过将Floquet人工磁场工程与量子气体显微镜的单点寻址能力相结合，我们提出了一种在光晶格中实现这种局域螺线管型磁场的方案。我们表明，它可以用来操纵和探测拓扑陈氏绝缘体的元激发。这包括量子化的绝热电荷泵沿定制的路径内的散装，以及控制人口的边缘模式。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Effects of Disorder On Thouless Pumping In Higher-Order Topological Insulators
研究了随机在位无序对BBH模型高阶Thouless泵浦的影响，发现强无序破坏量子化电荷输运，但周期性驱动产生的退局域化Floquet态可维持量子化输运，相变伴随Floquet态的退局域化-局域化转变。
2023-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Semi-Quantized Spin Pumping and Spin-Orbit Torques in Topological Dirac Semimetals
研究了具有旋进磁化的铁磁绝缘体与拓扑狄拉克半金属之间的自旋和电荷输运现象随时间的发展过程。与常规金属相比，拓扑狄拉克半金属在自旋电流作用下表现出很强的逆自旋霍尔效应。结果表明，感应电荷电流是半量子化的，即，当系统处于拓扑Dirac半金属相时，它只与两个Dirac点在动量空间中的距离有关，而与无序强度几乎无关。作为逆效应，我们证明了施加在拓扑狄拉克半金属上的电场通过交换作用和半量子化自旋霍尔效应对铁磁绝缘体中的局域磁化强度施加自旋矩.我们的研究表明，拓扑狄拉克半金属提供了一个耗散较少的平台，自旋电荷转换和自旋开关。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized pumping in disordered nonlinear Thouless pumps
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Stanford University（斯坦福大学）
该研究探讨了非线性托尔斯泵在存在杂质时的量子化泵浦现象，并指出非线性可使泵浦过程更高效。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.optics
Classical and quantum pumping in closed systems
即使在严格的绝热极限下，闭环几何中的电荷泵（Q）也不是量子化的。与精确量子化的偏差可能与无扰电导有关。我们使用Kubo形式作为计算耗散和绝热对Q的贡献的出发点。作为应用，我们带来了经典耗散泵浦，经典绝热泵浦的例子，特别是我们做了一个明确的计算量子泵浦的情况下，最简单的泵浦设备，这是一个3位晶格模型。
2003-11-18 cond-mat.mes-hall
Biorthogonal topological charge pumping in non-Hermitian systems
本文研究一般非厄米系统中的量子化电荷泵浦，证明其须由双正交形式保证，并将泵浦电荷分别与 Chern 数及非厄米趋肤效应下的非 Bloch Chern 数联系起来。
2024-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantized Nonlinear Thouless Pumping
在整数量子霍尔效应中观察到的急剧量子化的输运可以通过一个简单的一维模型来解释，该模型具有时间周期性的、随时间变化的电势，其中电子电荷从系统的一侧泵送到另一侧。这种所谓的“无源泵浦”利用降维的概念捕捉了量子霍尔效应的拓扑物理学：时变势在数学上映射到概念上的第二维中的动量坐标上。重要的是，这假设电子系统处于平衡状态并处于其基态，即具有低于费米能的均匀填充带。在这里，我们从理论上提出和实验证明量子化的非线性无源泵浦光子的频带，是断然不均匀占用。在我们的系统中，非线性通过孤子的形成和自发对称性破缺分岔对非线性输运起作用。量子化是因为在每个泵浦周期之后，以给定晶胞为中心的瞬时孤子解是相同的，直到平移不变性;这是一种完全不同于传统的费米子平衡无扰动泵浦的机制。我们的结果表明，非线性和粒子间相互作用可以诱导量子化的输运和拓扑行为，即使在线性极限没有。
2021-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Fractional quantization of the topological charge pumping in a one-dimensional superlattice
一维量子电荷泵在每个泵浦周期中传输量化电荷。这种量子化是拓扑鲁棒的，类似于量子霍尔效应。相反，在泵浦周期的一部分中转移的电荷通常是非量子化的。然而，我们发现，在参数空间中的特定对称性的电荷转移在明确定义的分数的泵周期被量化为整数分数的陈数。我们说明了这一点，在一个一维的Harper-Hofstadter模型，并表明分数量子化的拓扑电荷泵是独立的考虑到特定的边界条件。我们进一步讨论了光学超晶格中冷原子气体的这种现象的相关性。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Charge and heat pumping in the Rice-Mele chain at finite temperature
本文利用连续性方程研究了任意填充和温度下非相互作用Rice-Mele链的电荷与热泵浦，发现除平凡情况外量子化输运丧失，且输运量随温度升高而减少至消失。
2024-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Parallel pumping of magnetic vortex gyrations in spin-torque nano-oscillators
我们的实验表明，大的磁涡旋振荡可以参数激发在磁隧道结的射频（rf）电流注入的两倍的固有频率的回旋涡核运动。激励机制是基于注入电流产生的射频正交场对涡旋运动的平行泵浦。理论分析表明，当射频电流较小时，实验结果可以解释为参量放大的表现;当射频电流超过一定阈值时，实验结果可以解释为参量不稳定的表现。通过考虑能量非线性，我们成功地描述了涡旋振荡的振幅饱和以及稳定区域的共存。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall
Laser-induced quantum pumping in graphene
我们研究了平行于或垂直于输运方向的线偏振激光辐照石墨烯产生的非绝热电子泵浦。输运由电子从倏逝模到传播模的空间非对称激发主导。对于平行偏振的激光器，泵浦响应表现出直接探测费米能量的次谐波共振增强;对于垂直偏振没有这种增强。共振机制依赖于石墨烯中载流子的手性。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall
Quantized Thouless Pumping of Dark Solitons
本文理论上证明了暗孤子在光学晶格连续模型和紧束缚模型中均可发生整数和分数Thouless泵浦，发现其随参数周期变化跟随Wannier函数质心输运，为探索具有相位变化的缺陷的拓扑泵浦开辟了新途径。
2025-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas nlin.PS
Adiabatic charge pumping in almost open dots
我们考虑了通过几乎开放的量子点的绝热电荷输运。我们表明，在一个周期内传输的电荷量子化的极限消失温度和单电子平均能级间距的点。对于无自旋电子，得到了有限温度下泵浦电荷的解析表达式。泵浦电荷由非耗散电流和耗散电流产生。后者负责电荷量子化的修正，这是通过系统的电导表示。
1998-05-15 cond-mat.mes-hall
Bulk-edge correspondence in topological transport and pumping
体-边对应（BEC）是指在拓扑非平凡系统中普遍存在的体性质和边性质之间的一对一关系。根据不同的设置，BEC表现出不同的形式，并支配拓扑绝缘体和半金属的光谱和输运性质。虽然拓扑泵在理论上是旧的，但泵中的BEC最近才被建立[1]，其动机是使用冷原子的最先进的实验[2，3]。具有边界的系统的质心（CM）在绝热极限中表现出一系列与边缘态相关的量子化跳跃。虽然体是绝热的，但在实验装置或任何数值模拟中，边缘不可避免地是非绝热的。泵浦的电荷仍然是量子化的，并由体块携带。它的量化是通过体积和边缘之间的补偿来保证的。我们表明，在无序的存在下，泵浦电荷继续被量子化，尽管出现非量子化的跳跃。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Acoustoelectric current and pumping in a ballistic quantum point contact
用量子方法研究了弹道量子点接触中声表面波（SAW）诱导的声电流。我们发现，电流是“泵”的类型，是不相关的阻力，即从波的电子气的动量转移。在对应于量化电导的平台的栅极电压处，电流很小。它在电导阶跃电压处达到峰值。对于短波长，峰值电流随着SAW波数的增加而振荡和衰减。这些结果与以前基于经典玻尔兹曼方程的计算相矛盾。
2000-02-13 cond-mat.mes-hall
Pumping at resonant transmission and transferred charge quantization
我们考虑泵浦通过一个小量子点分开的领导由两个点接触，其电导，$G_{1}$和$G_{2}$，作为泵浦参数。当点被夹住时，我们发现参数平面$\{G_{1}, G_{2}\}$中存在一条“共振线”，引线中的费米能量沿着该共振线与量子点中准束缚态的能量对准。当$G_{1}$和$G_{2}$被周期性地和周期性地调制，使得由$G_{1}=G_{1}(t)$和$ G_{2}=G_{2}(t)$定义的泵浦轮廓环绕谐振线时，电流被量化：在调制的每个周期期间通过点泵浦的电荷接近单个电子电荷。
2000-10-31 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic pumping of single electrons affected by magnetic fields
研究了垂直磁场作用下AlGaAs/GaAs异质结构中动态量子点对分立电荷的非绝热抽运。将GHz范围内的振荡电压施加到两个顶栅中的一个，穿过窄导线并限制量子点，导致栅极特性中的量化泵浦电流平台。泵浦单个电子的机制可以追溯到进入和离开点的各种隧穿过程。将该理论推广到多电子情形，可以方便地研究外加磁场中的抽运特性。以这种方式，提取了泵浦偶数或奇数电子之间的性质上不同的行为。
2009-09-15 cond-mat.mes-hall
Anomalous quantized nonlinear soliton pumping
Center for Quantum Information, IIIS, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院量子信息中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
研究发现非线性孤子泵浦中孤子位移与能带陈数不一致的反常现象，源于孤子通过偶极孤子态在不同Wannier函数间跃迁，并实现了非线性诱导的整数量子化泵浦。
2026-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas nlin.PS
Energy pumping in a quantum nanoelectromechanical system
研究了单能级量子点耦合到两个电压偏置电子引线上的完全量子化力学运动。据发现，有两个不同的制度取决于所施加的电压。如果偏置电压低于某个阈值（取决于振动量子的能量），则机械子系统的特征在于低水平的激发。在阈值以上，在机械自由度中累积的能量显著增加。计算了该体系的能级布居和电流分布函数。
2003-05-20 cond-mat.mes-hall
A topological classification of interaction-driven spin pumps
当随时间变化时，某些一维带绝缘体允许量子化的无噪声自旋泵，即使在存在强自旋轨道散射的情况下。这些自旋泵与量子自旋霍尔系统密切相关，它们的性质受到泵浦周期的时间反转限制的保护。在本文中，我们研究泵形成的一维绝缘体的时间反转限制的泵周期和大量的能隙，这是由于相互作用。我们发现，相关的带隙相位可以导致新的泵浦特性。具体地，具有$d$不同基态的系统可以产生$d+1$不同类别的自旋泵，包括不泵送量化自旋的平凡类别和允许平均每个周期泵送量化自旋$\hbar/n $的$d$非平凡类别，其中$1\leq n\leq d$。我们讨论一个自旋泵的例子，转移平均自旋$ \hbar/2$，而不转移电荷。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological charge and spin pumping in a semiconductor nanowire
提出了利用周期性调制半导体纳米线双量子点链实现绝热拓扑泵浦的方法。我们证明了量子点阱和势垒的非平凡调制可以实现量子化的电荷输运。当量子点阱势被一个与时间相关的交错磁场取代时，通过周期性地调制势垒势和磁场可以实现拓扑自旋抽运。我们还证明了在存在Rashba自旋轨道相互作用的情况下，双量子点链可以用来实现拓扑自旋抽运。然而，在这种情况下，泵浦自旋可以具有不同于所施加的磁场方向的量子化轴。此外，我们表明，所有的绝热拓扑泵浦表现为存在的无带隙边缘态穿越带隙作为时间的函数。
2021-08-26 cond-mat.mes-hall
Topological phase transitions of Thouless charge pumping realized in helical organic molecules with long-range hoppings
最近的研究表明，螺旋有机分子，如DNA和$α$ -螺旋蛋白质，可以表现为无源量子泵时，旋转电场施加垂直于他们的螺旋轴。在这里，我们调查的影响，这种拓扑泵浦电子在单螺旋有机分子的长程跳跃。在长程跳跃随衰变指数$μ$变化的情况下，我们发现分子能带结构中的能隙在衰变指数的临界值$μ_c$处关闭，当$μ$偏离$μ_c$时重新打开.在强（$μ<μ_c$）和弱（$μ>μ_c$）长程跳跃区，泵浦周期中的相关体带获得不同的陈数，并在临界处发生突变。这种拓扑相变也被证明是分开的两个不同的行为的中间带隙端态的泵浦过程中。端态携带由旋转电场泵浦的量子化电流，并且电流通过在间隙上扫描费米能量而形成平台。在强跳变阶段，量子化电流平台为正，在弱跳变阶段，量子化电流平台反转为幅度较小的负平台。然而，由于分子的有限尺寸，反转是平滑的交叉，而不是急剧的过渡。我们表明，这些传输特性的拓扑相变也可以观察到在有限的温度。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall
Anomalous Chern-Simons orbital magnetoelectric coupling of three-dimensional Chern insulators: gauge-discontinuity formalism and adiabatic pumping
针对三维陈绝缘体因拓扑障碍导致陈-西蒙斯轨道磁电耦合定义不明确的问题，本工作采用规范不连续形式主义推导了量子化层分辨响应，证明相邻层耦合差异以$-C e^2/h$量子化，且反常耦合可经绝热泵浦传输，为理解其磁电响应及设计层状拓扑现象提供理论框架。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall
Quantized topological energy pumping and Weyl points in Floquet synthetic dimensions with a driven-dissipative photonic molecule
本研究提出驱动-耗散光子分子体系，利用其特性增强Floquet合成维度的量子化拓扑能量泵浦，还可实现Weyl点与Berry曲率测量，支持低调制带宽下的高维拓扑哈密顿量k空间工程。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Mechanism for a Chemical Potential of Nonequilibrium Magnons in Parametric Parallel Pumping
我们演示了如何产生一个磁振子化学势的参数平行泵浦。我们研究了这种抽运的时间周期磁场对处于非平衡稳态的亚铁磁体的磁振子性质的影响。我们发现，我们的非平衡稳态的磁振子分布函数成为玻色分布函数与$μ=ω_{\textrm{p}}/2$，其中$μ$是磁振子化学势和$ω_{\textrm{p}}$是泵浦频率。这一结果与标准理论中没有磁振子化学势的情况不同，并且可以定性地解释实验中磁振子化学势的产生。我们相信，我们的结果是第一次在理论上证明的产生的磁振子化学势的参量平行泵浦，提供了一个重要的一步，深入了解非平衡磁振子的性质。
2019-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Spin and Orbital Angular Momentum Polarization in Thouless Topological Charge Pumping
Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）；Tongji University（同济大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究揭示了拓扑电荷泵中自旋与轨道角动量极化的生成机制及其在手性导线中的作用。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall
Photon pumping in a weakly-driven quantum cavity-spin system
研究了由周期性自旋1/2耦合到绝热极限外的量子腔模组成的拓扑模型中的光子泵浦效应。在强驱动绝热极限下，预期光子的量化频率转换作为霍尔电流的时间模拟。我们数值建立了一个新的光子泵浦现象在实验上可访问的非绝热驱动制度的参数空间的一个广泛的区域。光子频率转换效率表现出强烈的波动和高效率，可以达到80%的量子化值的相称的频率组合。我们链接的泵送性能的离域相应的Floquet状态，显示多重分形行为的本地化和离域部门之间的杂交的结果。最后，我们证明了在强驱动和超弱驱动的情况下，在频率转换过程中，初始态的量子相干性性质都保持不变。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Chern Pumping from the Bulk of Two-Dimensional Topological Insulators
拓扑绝缘体是近年来发现的一种新的物质量子态，具有非常规的体拓扑不变量。TI的实际应用的建议主要是基于它们的金属表面或边缘状态。在这里，我们报告的理论发现的体量子泵浦效应在二维TI电调制在绝热循环。在每个循环中，与样品宽度成比例的自旋量可以被泵送到自旋电极中，这归因于非零的自旋陈数$C_{\pm}$。此外，通过使用半金属电极，可以测量通用的量子化电荷泵浦电导率$-C_{\pm}e^2/h$。这一发现铺平了道路，直接调查的强大的拓扑性质的TI。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall
Towards quantized current arbitrary waveform synthesis
利用半导体非绝热单电子泵产生交流调制的量子化电流波形。在标准操作中，单电子泵产生I = ef的量化输出电流，其中e是电子的电荷，f是泵频率。f的适当频率调制允许产生具有不同特性的交流调制输出电流。通过对f进行正弦和锯齿状调制，得到了调制频率为kHz、峰值电流高达100 pA的调制量化电流波形。这种交流量化电流源可以找到从精密交流计量到片上信号生成的应用。
2013-03-22 cond-mat.mes-hall
Adiabatic pumping driven by moving kink and quantum standard ampere in buckled graphene nanoribbon
数值研究了具有扶手椅形边缘的弯曲石墨烯带中的量子抽运。通过求解Su-Schrieffer-Heeger模型并进行量子输运的计算机模拟，我们发现，一个扭结沿金属带的螺旋运动导致了高效的泵浦，每个扭结跃迁的电荷接近于由石墨烯中的费米速度决定的最大值。值得注意的是，绝缘纳米粒子在相对较宽的系统参数范围内显示出每扭结电荷（$2e$）的量子化值，为量子标准安培提供了候选者。我们将其归因于局域电子态的存在，与扭结一起移动，其能量位于带能隙内。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall
Non-Adiabatic Effect in Topological and Interacting Charge Pumping
本文研究拓扑电荷泵浦中非绝热效应导致的偏离量子化，提出泵浦效率可约束纠缠产生，并在Rice-Mele-Hubbard模型中通过可解泵浦方案验证了猜想。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological classification of adiabatic processes
某些带绝缘体允许量子化电荷或自旋的绝热泵浦，以获得特殊的哈密顿量的时间依赖性。这些“拓扑泵”是密切相关的二维拓扑绝缘相的物质后，滚动的绝缘体到一个圆柱体和线程与时间相关的通量。在这篇文章中，我们将拓扑泵的分类扩展到维格纳戴森和手性类，耦合到多通道引线。根据系统的散射矩阵，给出了区分不同拓扑类的拓扑指数。我们认为，类似于拓扑非平凡的绝缘体，拓扑泵的特点是在泵周期的过程中的保护无隙端态的外观。我们表明，这一性质允许在弱耦合极限的量子化电荷或自旋的泵。我们的结果也可以应用到二维拓扑绝缘体，在那里他们给出了一个物理上透明的解释的拓扑非平凡阶段的散射矩阵。
2011-07-12 cond-mat.mes-hall
Light-induced half-quantized Hall effect and axion insulator
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Hubei University（湖北大学）
通过光学泵浦和磁性掺杂实现半量子霍尔效应和轴子绝缘体，展示拓扑相的实验方法及潜在应用。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
