Three-dimensional time reversal invariant topological superconductivity in doped chiral topological semimetals
手性拓扑半金属在晶体对称性的保护下具有多重简并带交叉点。在本文中，我们建议，最近发现的手性拓扑半金属空间群198，其中部分是超导掺杂，可以成为新的候选人的时间反演不变的拓扑超导体。通过研究具有非零Chern数的带交叉点附近的Fermi表面，阐明了手征拓扑半金属的非平凡拓扑结构对其超导态的影响，并证明了在$s_\pm$波对中存在拓扑超导电性.我们进一步证明了拓扑超导电性是由声子介导的电子-电子相互作用的单元格间。
2021-05-02 cond-mat.mes-hall
Time reversal symmetry broken fractional topological phases at zero magnetic field
我们推广了量子霍尔相位的耦合线结构，并在零外磁场下的弱耦合线模型中寻找分数拓扑绝缘态。通过研究在相反场作用下分数量子Hall态的双拷贝系统，我们发现自旋-自旋相互作用可以稳定一个分数拓扑相的大家族，并且具有破缺的时间反转不变性.后者表现为自发的自旋极化，有限的霍尔电导率，或两者兼而有之。这表明分数拓扑绝缘体可能对自发对称性破缺不稳定。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall
Emergent electromagnetism induced by topological defects created during magnetization reversal in nanowires
我们报告说，在铁磁纳米粒子的不可逆磁化切换过程是由拓扑点缺陷的形式的刺猬反刺猬对的形成和动力学。在成核之后，这些对以超过畴壁速度的速度快速分离，并且它们产生螺线管特性和相当大的幅值的新兴电场。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
On the Cutting Edge: Helical Liquids in Time-Reversal-Invariant Topological Materials
Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）；Department of Physics, University of Basel（巴塞尔大学物理系）
本文探讨了时间反演对称拓扑材料边界处螺旋液体的电子特性及其多体理论研究，旨在推动量子现象的探索和量子科学的发展。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall
Fractional spin and Josephson effect in time-reversal-invariant topological superconductors
时间反演不变拓扑超导（TRITOPS）导线是已知的主机分数自旋hbar/4在其端部。我们研究了这种分数自旋如何影响TRITOPS-量子点-TRITOPS约瑟夫森结中的约瑟夫森电流，描述了一个可以在拓扑和非拓扑相位之间调谐的模型中的导线。我们用连续时间蒙特卡罗模拟计算了完整模型的平衡约瑟夫森电流，并在有效的低能理论下解释了结果。我们表明，在拓扑相，0到π跃迁是淬火通过形成一个自旋单态从量子点自旋和分数自旋与两个相邻的拓扑超导体。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall
Square-root topological phase with time-reversal and particle-hole symmetry
平方根拓扑相主要是针对具有手征对称性的系统进行讨论的。本文分析了保持时间反演和粒子-空穴对称性的系统的平方哈密顿量的拓扑。我们的分析阐明，二维系统的CII类主机螺旋边缘状态由于非平凡拓扑的平方哈密顿相反，没有普通的拓扑相位。通过对一个玩具模型的分析，证明了螺旋边缘模式的出现。我们还显示了出现的表面状态引起的非平凡拓扑的平方哈密顿量在三维空间。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall
Topological invariants of time-reversal-invariant band structures
二维时反不变能带结构的拓扑不变量是凯恩和梅勒发现的$\mathbb{Z}_2$不变量的多个拷贝。这种不变量保护了拓扑绝缘体，并产生了边缘态携带的自旋霍尔效应。每一对带相关的时间反演描述了一个单一的$\mathbb{Z}_2$不变，一个不到一半的布洛赫哈密顿的尺寸。在三维中，每个带有四个这样的不变量。晶体的$\mathbb{Z}_2$不变量决定了普通和拓扑绝缘体之间的跃迁，因为它的能带被电子占据。我们推导出这些不变量使用从布里渊区到布洛赫哈密顿空间的映射，并澄清了$\mathbb{Z}_2$不变量，整数量子霍尔效应的基础上的整数不变量，和以前的不变量的${\cal T}$不变费米系统之间的连接。
2006-07-28 cond-mat.mes-hall
Experimental demonstration of the topological surface states protected by the time-reversal symmetry
报道了利用低温扫描隧道显微镜对拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_3$非平凡表面态驻波的直接成像。干涉条纹是由Ag杂质和Bi $_2$ Te $_3$（111）表面台阶边缘的拓扑态散射引起的。通过研究电压依赖的驻波图，我们确定了能量色散$E(k)$，证实了拓扑态的狄拉克锥结构。我们进一步表明，非常不同于传统的表面状态，反向散射的拓扑状态的杂质被完全抑制。没有背散射是时间反演对称性的一个壮观的表现，它提供了表面态拓扑性质的直接证明。
2009-10-10 cond-mat.mes-hall
Current induced magnetization reversal on the surface of a topological insulator
本文研究了三维拓扑绝缘体表面狄拉克费米子的磁化耦合动力学。通过求解存在充电电流时的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，得到了电流感生磁化动力学，并讨论了磁化反转的可能性。来自电流注入的转矩取决于通过铁磁体的传输概率，并且显示出对交换耦合的非平凡依赖。磁化动力学是逆自旋电流效应的直接表现，因此与常规设置相比，不需要另一个铁磁体来诱导自旋转移力矩。
2011-07-01 cond-mat.mes-hall
Interplay of quantum spin Hall effect and spontaneous time-reversal symmetry breaking in electron-hole bilayers II: Zero-field topological superconductivity
已经提出，带反转的电子-空穴双层支持从具有自发破缺的时间反转对称性的绝缘相到量子自旋霍尔绝缘体相的相变，作为增加的电子和空穴密度的函数。在这里，我们表明，在邻近感生超导的存在下，它是可能的实现马约拉纳零模式的时间反演对称性破缺相在没有磁场。我们发展了一个有效的低能理论的存在下的时间反演对称性破缺序参量的系统，以获得解析的Majorana零模，我们发现一个很好的协议之间的数值和解析结果的限制弱破缺的时间反演对称性。通过测量$4π$约瑟夫森电流，我们证明了在超导体/时间反演对称破缺绝缘体/超导体约瑟夫森结中可以检测到Majorana零模.最后，我们证明了马约拉纳融合规则检测是可行的，利用自发时间反演对称破缺序参量的门电压依赖性。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall
Topological protection brought to light by the time-reversal symmetry breaking
最近的拓扑能带理论区分电子带绝缘体的各种对称性和拓扑不变量，最常见的，时间反演对称性和$\rm Z_2$不变量。两个拓扑结构不同的绝缘体的界面拥有一类独特的电子状态-螺旋状态，它缩短了带隙的体积并表现出自旋动量锁定。螺旋电子的神奇和至今难以捉摸的性质，被称为拓扑保护，只要保持基本的对称性，就可以防止它们发生相干反向散射。在这里，我们提出了一个实验，揭示了拓扑保护的强度在一维螺旋边缘状态的$\rm Z_2$量子自旋霍尔绝缘体在碲化汞。在低温下，我们观察到微小磁场的巨大影响，导致电阻呈指数级增加，并伴有巨大的介观波动和间隙打开。这种教科书式的安德森局域化方案只出现在时间反演对称性破缺之后，首次直接证明了螺旋边缘态的拓扑保护强度。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall
Time-Reversal Invariant Topological Superconductivity in Planar Josephson Bijunction
我们考虑了一个薄的$SIS$ $π$ -约瑟夫森结夹在具有强Rashba自旋轨道相互作用的二维半导体层之间的约瑟夫森双结。这些层中的每一个由于邻近诱导的超导性而形成$SNS$结。假设$SIS$结足够薄，使得两个Rashba层隧道耦合。我们表明，通过调整外部门，这个系统可以可控地带入一个时间反演不变的拓扑超导相与Kramers对马约拉纳束缚态被本地化的正常区域的结束大参数相空间。特别是，在强自旋-轨道相互作用的限制，拓扑相可以访问已经在小隧穿振幅的制度。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall
Gapped energy spectra around the Dirac node at the surface of a 3D topological insulator in the presence of the time-reversal symmetry
讨论了三维拓扑绝缘体表面狄拉克节点附近的激发谱。通过图解展开，我们证明了在杂质散射存在下电子与规范场的耦合在狄拉克节点周围打开了一个能隙。这一结果与T. Sato，et. al. [ Nature Phys. \textbf{7}，840（2011）]。我们还讨论了在时间反演对称性存在下，本结果与拓扑绝缘体的体-边界对应之间的一致性。该结论适用于任何二维无质量费米子。
2013-01-04 cond-mat.mes-hall
Evidence for surface spin structures from first order reversal curves in Co3Sn2S2 and Fe3GeTe2 magnetic topological semimetals
研究了两种不同磁性拓扑半金属Co_3Sn_2S_2和Fe_3GeTe_2在较宽温度范围内的磁化反转和一级反转曲线。对于磁化反转，我们观察到强烈的温度依赖性的初始（低温）的阶梯状磁化开关，所以反转磁滞出现在高温。通常情况下，磁滞回线的反转是两个独立磁相材料的指纹，反转反映了相的相互作用。一阶反转曲线分析证实了即使在实验的最低温度下的两相行为。虽然体铁磁磁化强度表现出很强的温度依赖性，所观察到的相之一，表现出完美的稳定性低于居里温度。得到的磁滞回线的蝴蝶结型，这通常归因于外观的skyrmionic相。所描述的两相行为对于Co3Sn2S2和Fe3GeTe2磁性拓扑半金属来说基本上是相同的，只是这些材料的特征温度不同。我们的实验的特点是第二相具有良好的温度稳定性，而skyrmions通常在居里温度附近观察到。另一方面，由于拓扑半金属表面态的拓扑保护作用，表面态诱导自旋织构具有温度稳定性。这也解释了两种不同拓扑结构的半金属Co_3Sn_2S_2和FGT的第二相的普遍行为。这两种材料具有强烈不同的体性质，唯一的相似之处是拓扑表面态的存在。因此，我们可以归因于第二，温度稳定的磁相的表面状态拓扑半金属。
2022-12-19 cond-mat.mes-hall
Time Reversal Symmetric Topological Exciton Condensate in Bilayer HgTe Quantum Wells
我们研究了双层系统的临界碲化汞量子阱，每个具有自旋简并对无质量狄拉克费米子。在存在静电层间库仑耦合的情况下，我们自洽地确定了系统的激子凝聚序参量。通过计算平均场哈密顿量的体拓扑$\mathbb Z_2$不变量，我们发现了一种新的时间反演对称拓扑激子凝聚态，即螺旋拓扑激子凝聚态.我们认为，这一阶段可以存在的实验相关参数。有趣的是，由于它的多带性质，本双层模型表现出非平凡的自发对称性破缺和拓扑结构之间的相互作用：取决于该对称性的凝聚体序参量自发地挑选在组合的轨道和自旋空间，稳定的最小值对应于平凡和非平凡的带隙状态的自由能可以被发现。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall
Hall detection of time-reversal symmetry breaking under AC electric driv ing
在四端样品中，微观时间可逆性导致电阻测量之间的对称关系，其中电流和电压引线的作用被交换。这些互惠关系是平衡系统中一般Onsager-Casimir对称性的表现。我们在实验上研究了$GaAs/Ga_{1-x}Al_xAs$霍尔棒在外加交流磁场辐照下，在零磁场下时间反演对称性的有效性。对于非均匀交流领域，我们发现强烈的偏离互易关系，并表明其起源可以理解从台球模型的霍尔结。在均匀照射下的对称性是更强大的，这表明时间反演对称性被保存。
2008-11-25 cond-mat.mes-hall
Chirality-dependent second-order spin current in systems with time-reversal symmetry
本文在具有时间反演对称性的紧束缚模型中，利用玻尔兹曼方程证明一阶自旋流消失而二阶自旋流可有限存在，且其符号随体系手性反转，揭示了手性依赖的自旋流机制。
2024-09-28 cond-mat.mes-hall
Cancellation of quantum anomalies and bosonization of three-dimensional time-reversal symmetric topological insulators
三维空间中的强时间反演对称（TRS）拓扑绝缘体（TI）具有无质量狄拉克费米子形式的无隙表面态。我们用玻色化方法研究了这些表面态，发现由于表面狄拉克费米子的宇称反常，所得到的玻色理论具有拓扑贡献。我们认为，量子异常的存在，事实上，表面状态存在的主要原因，由表面和散装异常必须取消的原则。考察其他类别的拓扑绝缘体，我们认为，这一原则一般成立。超越纯粹的拓扑考虑，我们将动态的表面电子态的玻色子理论。此外，我们还讨论了玻色子理论的热力学，并提出了表面狄拉克费米子的玻色子场表示。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall
Slow quenches in two-dimensional time-reversal symmetric Z2 topological insulators
研究了Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型在不同拓扑区域间慢猝灭时的拓扑性质和输运。由于在猝灭过程中带隙的闭合，系统最终处于激发态。对于由保持BHZ模型中存在的对称性（时间反演、反转和自旋投影守恒）的哈密顿量控制的猝灭，$\mathbb{Z}_2$不变量保持等于在初始状态下评估的不变量。体自旋霍尔电导率确实发生了变化，其时间平均值接近最终哈密顿量的基态。偏离基态自旋霍尔电导率作为淬火时间的函数遵循Kibble-Zurek标度。我们还考虑了时间反演对称性的破缺，这恢复了体不变量与失超后输运性质之间的对应关系。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall
Topological invariants for Floquet-Bloch systems with chiral, time-reversal, or particle-hole symmetry
在$2+1$维驱动的量子系统中，我们引入了保序拓扑相的$\mathbb Z_2$值体不变量.这些不变量适应的$W_3$不变，表示为传播的简并点的总和，各自的对称类的Floquet-Bloch哈密顿。对于每个不变量保持的体积边界对应关系将体积不变量的非零值与受保护的拓扑边界状态的存在相关联。为了证明这种对应关系，我们将我们的不变量应用于手性哈珀，时间反演凯恩-梅勒和粒子-空穴对称石墨烯模型与周期性驱动，在那里他们成功地预测了边界状态的出现，尽管存在的平凡的拓扑性质的Floquet带。特别是对于粒子-空穴对称性，$W_3$和$\mathbb Z_2$ -不变量的组合允许我们区分弱和强拓扑相位。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall
Catalogue of Andreev spectra and Josephson effects in structures with time-reversal-invariant topological superconductor wires
我们研究了所有可能的不同的两个终端配置的约瑟夫森结包含线的时间反演不变的拓扑超导体（TRITOPS）和普通的超导体，包括与一个相互作用的量子点之间的结中的两个线的组合。我们引入简单有效的哈密顿算子，解释不同的定性行为。我们分析了广泛的现象，包括发生和淬火的所谓的$0-π$过渡，异常的周期性和跳跃的约瑟夫森电流作为相位差的函数，和有限的约瑟夫森电流在没有磁通量。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall
Interpolation formula for the reflection coefficient distribution of absorbing chaotic cavities in the presence of time reversal symmetry
本文提出了一个时间反演对称条件下具有吸收的混沌腔反射系数分布的插值公式。这是假设一个类似的功能形式，当时间反演不变性是缺席。插值公式简化为强、弱吸收极限的解析表达式。我们的建议相比，相当复杂的精确结果存在于文献中。
2005-10-29 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced topological phase transitions on Lieb lattices
基于电子Lieb晶格的最新实验实现和对物质拓扑态的研究兴趣，我们研究了自旋-轨道耦合Lieb晶格中Anderson无序驱动的拓扑相变.通过结合数值输运和自洽玻恩近似方法，我们发现时间反演不变和破缺Lieb晶格都可以存在无序诱导的带隙拓扑相，包括量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）和量子反常霍尔绝缘体（QAHI）相.对于时间反演不变的情况，这种无序可以诱导拓扑相变直接从正常绝缘体（NI）的QSHI。而对于时间反演破缺情形，无序既可以诱导QAHI-QSHI相变，也可以诱导NI-QAHI-QSHI相变。值得注意的是，时间反转破缺的QSHI相可以由Anderson无序在没有时间反转对称性的自旋轨道耦合Lieb晶格上诱导。
2017-11-08 cond-mat.mes-hall
Interactions and Broken Time-Reversal Symmetry in Chaotic Quantum Dots
当在类似RPA的方法中处理量子点中的相互作用时，时间反演对称性起着重要的作用，因为当存在这种对称性时，需要包括高阶项-库珀系列。在这里，我们考虑模型量子点在磁场弱到足以离开点的动力学混乱，但足够强，打破时间反演对称性。基态自旋和添加能量为120至200个电子的点被发现使用本地自旋密度泛函理论，我们比较相应的分布与来自RPA的处理的相互作用。这两种方法之间的协议是非常好的，显着优于类似的计算中存在的时间反演对称性。这表明，在时间反演对称的情况下，两种方法之间的差异确实源于库珀通道，表明这些高阶项可能没有适当地考虑在自旋密度泛函计算。
2005-05-24 cond-mat.mes-hall
A Time-Reversal Invariant Topological Phase at the Surface of a 3D Topological Insulator
三维费米子拓扑绝缘体具有受时间反演对称性和电荷守恒对称性保护的无隙狄拉克表面态。表面态可以通过引入铁磁性来打破时间反演对称性，引入超导性来打破电荷守恒，或者进入拓扑相来带隙。在本文中，我们构造了一个最小的间隙拓扑相位，同时保持时间反演和电荷守恒对称性，并支持伊辛型非阿贝尔任意子。这个阶段可以理解为从表面s波超导状态通过八涡复合材料的凝聚出现。拓扑相继承涡旋支持马约拉纳零模式从表面超导状态。然而，由于它是时间反演不变性的，表面拓扑相是与Ising拓扑相不同的相，Ising拓扑相可以看作是量子无序的自旋极化px + ipy超导体。我们讨论了这种拓扑相的任意子模型及其实现时间反演对称性的方式，并研究了这种拓扑态与其它表面能隙相的界面。
2013-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Symmetry-protected topological invariant and Majorana impurity states in time-reversal-invariant superconductors
我们解决的问题，是否个别的杂质可以诱导零能量状态的时间反演不变的拓扑超导体，并定义了一类对称性，保证这种状态的存在，为一个特定的值的杂质强度。这些对称性允许定义位置空间拓扑Z_2不变量，它与标准体拓扑Z_2不变量相关。我们的一般结果适用于时间反演不变的p波相位的掺杂Kitaev-海森堡模型，在那里我们演示了如何晶格的杂质可以驱动一个拓扑平凡的系统到非平凡的阶段。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nodal Line Topological Superfluid and Multiply Protected Majorana Fermi Arc in a Three-Dimensional Time-Reversal-Invariant Superfluid Model
理论上研究了一种时间反演不变的三维超流体模型，该模型是通过在$z$方向上叠加具有层内自旋轨道耦合和不同层相反的塞曼能量分裂的全同双层模型来实现的，该模型是最近提出的一种二维时间反演不变的拓扑超流体模型.我们发现，该模型显示了两种拓扑非平凡的阶段：无间隙的阶段与节线对手征对称性保护和有间隙的阶段，这两个支持时间反演不变的马约拉纳费米弧（MFA）的$yz$和$xz$侧表面。这些MFA遵守时间反演和粒子-空穴对称性，并受到镜像子空间中的缠绕数和二维DIII类拓扑超流体的$Z_2$数的拓扑保护，这与非零Chern数保护的时间反演破缺Weyl超流体的MFA不同.这个重要的观察意味着我们模型中的MFA代表了一种以前没有探索过的新型拓扑状态。该模型中的塞曼场组态与反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$有关，从而为进一步研究实际反铁磁拓扑绝缘体中的超导效应提供了理论依据.
2021-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
No-go theorem for a time-reversal invariant topological phase in noninteracting systems coupled to conventional superconductors
我们证明了一个系统的非相互作用的电子接近耦合到一个传统的s波超导体不能实现一个时间反演不变的拓扑相位。这是通过表明，对于这样的系统，在一个或两个维度，相应的对称类（DIII）的拓扑不变量总是平凡的。我们的研究结果表明，在时间反演不变系统的马约拉纳束缚态的追求应针对相互作用的系统或在接近非常规超导体。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev reflection in two-dimensional topological insulators with either conserved or broken time-reversal symmetry
本文研究了二维超导异质结中的Andreev反射，该异质结由超导体与具有或破坏时间反演对称性的拓扑绝缘体带接触而形成。这两类拓扑绝缘体都表现出完美的Andreev反射，这对无序是鲁棒的。这被分配给拓扑保护的边缘状态。在时间反演对称的情况下，我们表明，掺杂的磁性杂质抑制一个Andreev通道的带状边缘之一，而没有这样的抑制被认为是在对称性破缺的情况。基于这一观察，我们建议一个桌面传输实验能够区分这两种类型的拓扑绝缘体，它不涉及直接测量的材料能带结构。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological order in paired states of fermions in two-dimensions with breaking of parity and time-reversal symmetries
我们数值评估纠缠谱（奇异值分解的波函数）的费米子在二维的配对状态，打破宇称和时间反转对称性，专注于自旋极化$p_x+ip_y$的情况下。弱配对（BCS）相位的纠缠谱包含一个Majorana零模，表明非阿贝尔拓扑序。相反，对于强配对（BEC）阶段，我们没有发现这样的模式，符合阿贝尔拓扑顺序。
2009-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photovoltaic Effect from the Viewpoint of Time-reversal Symmetry
我们从时间反演对称性的观点出发，从理论上研究了场诱导电荷输运过程。我们解析地证明了时间反演对称性的破缺是外场诱导电荷输运和直流的必要条件。这一发现为光伏效应和电流的光学控制提供了微观视角。
2019-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Onsager symmetry for systems with broken time-reversal symmetry
我们提供的数值证据表明，Onsager对称性仍然有效的系统受到空间依赖的磁场，尽管打破了时间反演对称性。此外，对于最简单的情况下，其中的磁场强度只在一个方向上变化，我们解析推导的结果。对于一般情况，提供了定性的解释。
2019-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Antiferromagnetic crystalline topological insulators
基于Kramers定理，时间反演不变拓扑绝缘体的无隙表面Dirac锥受到时间反演对称性的保护。通常需要自旋自由度，因为Kramers定理只保证自旋费米子的双简并，而不保证无自旋费米子的双简并。本文提出了一个反铁磁无自旋模型，它打破了时间反演对称性。类似于时间反演不变的拓扑绝缘体，该模型具有一个拓扑非平凡相，该相具有一个单表面Dirac锥，并通过时间反演和平移操作的组合来保护。我们的结果表明，在磁性晶体中，即使没有任何自旋自由度和自旋轨道耦合，也可以在表面上存在单个狄拉克锥。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two-Dimensional Time-Reversal-Invariant Topological Insulators via Fredholm Theory
我们研究了二维材料中自旋非相互作用电子的运动，这些电子在费米能级附近具有谱隙，并且具有时间反演不变性。使用Fredholm理论，我们重新审视（已知的）散装拓扑不变，定义一个新的边缘，并显示其等价性（散装边对应）通过同伦。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Supercurrent Reversal in Two-Dimensional Topological Insulators
计算了外加磁场作用下二维拓扑绝缘体上的超导电流。当窄的二维拓扑绝缘体的边缘态杂化时，外部磁场可以关闭杂化能隙，从而驱动拓扑绝缘体从绝缘体到半金属态的量子相变。我们发现超导电流在量子相变处的符号反转揭示了拓扑绝缘体通过约瑟夫森效应的本征性质。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Proxy ensemble geometric phase and proxy index of time-reversal invariant topological insulators at finite temperatures
系综几何相位（EGP）已被提出作为有限温度系统的拓扑指示。系综威尔逊圈或传递矩阵包含EGP构造中的关键信息。我们提出了一个代理指数和代理EGP直接从传输矩阵，并将它们应用到时间反演不变的拓扑绝缘体的Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）和Kane-Mele（KM）模型的例子。量子化代理指数和代理EGP平滑地推广了基态拓扑指数到有限温度。对于BHZ模型，与另一个拓扑指标，乌尔曼相的比较，显示出不同的过渡行为与温度。对于KM模型，EGP已经被推广到时间反演EGP，但代理EGP不需要任何分裂的贡献。代理指数和代理EGP，从而提供了一个有效的手段来表征有限温度的拓扑性质。
2022-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-reversal-breaking topological phases in antiferromagnetic Sr$_2$FeOsO$_6$ films
在这项工作中，我们研究了反铁磁双钙钛矿过渡金属Sr $_2$ FeOsO $_6$薄膜的反铁磁性和反转能带结构之间的相互作用的结果的时间反演打破拓扑相。通过结合第一性原理计算和解析模型，我们证明了在该体系中可以实现量子反常Hall相和手征拓扑超导相.我们发现，要在反铁磁材料中实现时间反转破缺拓扑相，必须打破反铁磁结构中普遍存在的时间反转和反转的组合对称性。因此，我们可以利用一个外加的栅极电压来诱导拓扑相和平凡相之间的相变，从而为未来的输运实验提供一个电可控的拓扑平台。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Proximity induced time-reversal topological superconductivity in Bi2Se3 films without phase tuning
产生时间反演不变拓扑超导相位的许多提议是基于在接近纳米结构的超导引线之间施加$π$相位差。我们表明，这个阶段可以诱导的拓扑绝缘体，如Bi $_2$ Se $_3$在接近一个单一的s波超导体的薄膜。在我们的分析中，我们考虑到电子态的宇称自由度，这是不包括在有效的Dirac-like表面理论。我们发现，拓扑阶段可以达到诱导的奇偶间配对占主导地位的奇偶内的。垂直于膜的电场的应用扩展了拓扑相发生的参数范围。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optical response of edge modes in time-reversal symmetric topological superconductors
本文通过数值与解析计算研究了时间反演和晶体对称性下Majorana与Dirac边缘模式的光学电导率，证明两者光学响应存在显著差异。
2024-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two-dimensional time-reversal-invariant topological superconductivity in a doped quantum spin Hall insulator
时间反演不变拓扑超导体在体块中具有完全的配对能隙，并且在边缘或表面上具有无能隙的马约拉纳态。在这里，我们从理论上提出了掺杂量子自旋霍尔绝缘体的拓扑超导性。在双轨道模型下研究了掺杂Sn $X$薄膜的对对称性，发现当轨道内吸引力大于轨道间吸引力时，掺杂Sn薄膜实现拓扑超导，这对于自旋轨道耦合较强的掺杂量子自旋霍尔绝缘体是普遍的.在紧束缚模型中对边缘通道进行了数值研究。最后，通过与体Sn中的$3d$超导性的比较，讨论了Sn $X$薄膜中可能的拓扑超导电性。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional topological liquids with time-reversal symmetry and their lattice realization
我们提出了一类支持分数激发的二维时间反演对称分数拓扑液态。这些是由电子组成的不可压缩液体，电荷霍尔电导为零，自旋霍尔电导不需要量子化。然后，我们分析了这些二维拓扑流体的稳定性对本地化的混乱的边缘状态。我们找到了一个Z_2稳定性判据来判断是否存在对无序具有鲁棒性的Kramers边缘模对。我们还介绍了一个基于Z_2拓扑带绝缘体的部分填充平坦带的相互作用电子二维晶格模型，并利用数值精确对角化方法对其进行了研究。我们的分数拓扑液相的实例，以及为一个时间反演对称性破缺相与量子化（电荷）霍尔电导在相图中为这个模型的证据。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Isotropic 3D topological phases with broken time reversal symmetry
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；IFW Dresden and Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat（德累斯顿IFW与维尔茨堡-德累斯特卓越集群ct.qmat）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
该研究通过构建具有平均各向同性和反演对称性的三维介质，实现时间反演对称性破缺，揭示了统计拓扑绝缘体的拓扑性质及其输运特性。
2026-02-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Engineering Time-Reversal Invariant Topological Insulators With Ultra-Cold Atoms
拓扑绝缘体是一大类内部绝缘但沿边缘导电的非常规材料。这种边传输是拓扑保护的，并且是无耗散的。直到最近，所有现存的拓扑绝缘体，即量子霍尔态，都违反了时间反演对称性。然而，量子自旋霍尔效应的发现证明了新的拓扑状态的存在，而不是植根于时间反演违反。在这里，我们安排了一个实验，以实现时间反演拓扑绝缘体在超冷原子气体受到合成规范场在近场的原子芯片。特别是，我们引入了一个可行的计划，工程师尖锐的边界的“边缘状态”本地化。此外，该多带系统具有大的参数空间，表现出拓扑相和正常绝缘相之间的各种量子相变。由于冷原子系统具有前所未有的可控性，它非常适合于实现物质的拓扑态，并推动了拓扑量子计算的发展。
2010-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Fusion Rules of Majorana-Kramer-Pairs in Time-Reversal-Invariant Topological Superconductors
本文研究时间反演不变拓扑超导体中Majorana Kramers对的融合规则，揭示其等价于Ising任意子在两个时间反演扇区中独立融合，并设计非平凡与平凡融合方案展示非阿贝尔统计，同时证明局域绝热混合不影响融合过程的区分。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A Z$_2$ index of Dirac operator with time reversal symmetry
具有时间反演对称性的狄拉克算子具有零指数和陈数。我们证明了我们仍然可以定义一个非平凡的Z $_2$指数以及一个由规范场给出的相应的拓扑不变量，这意味着这样的狄拉克算子是拓扑非平凡的。
2009-05-22 cond-mat.mes-hall hep-th
Spinless Topological Insulators without Time-Reversal Symmetry
我们探索了32个晶体学点群，并确定了具有强大表面模式的物质的拓扑相。对于n = 3，4和6的C_{nv}群，我们发现了第一个已知的没有自旋轨道耦合的3D拓扑绝缘体，并且具有仅由点群保护的表面模式，即，不需要时间反演对称性。为了描述这些C_{nv}系统，我们引入了（a）半镜手性的概念：一个整数不变量的特征半镜平面在三维布里渊区，和（b）弯曲陈数：传统的TKNN不变量广义弯曲二维流形。我们发现一个外尔半金属相中间体两个间隙阶段具有不同的减半手征。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Non-Abelian Majorana Doublets in Time-Reversal Invariant Topological Superconductor
非阿贝尔Majorana零模的研究推进了我们对量子物质基本物理的理解，并推动了这种奇异态在拓扑量子计算中的潜在应用。在二维和一维手征超导体中，孤立的Majorana费米子服从非阿贝尔统计。然而，由于Kramers定理，$Z_2$时间反转不变（TRI）拓扑超导体中的Majorana模是成对的。因此，在TRI超导体中的编织操作总是交换两对马约拉纳。在这项工作中，我们有趣地表明，由于时间反演对称性的保护，非阿贝尔统计可以在一维TRI拓扑超导体中获得，并可能具有应用于拓扑量子计算的优势。此外，我们揭示了约瑟夫森效应中的一个有趣的现象，即约瑟夫森电流的周期性依赖于超导态的费米子宇称。这种效应提供了对这种1D TRI超导体中的拓扑量子比特状态的直接测量。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of time-reversal-invariant topological superconductivity in the Josephson effect
对于基于s波超导体的约瑟夫森结，已知时间反演对称性允许正常状态结性质、激发光谱和约瑟夫森电流之间的强有力关系。在这里，我们提供了类似的关系约瑟夫森结涉及一维时间反演不变的拓扑超导体支持马约拉纳-克拉默斯对，考虑拓扑拓扑和s波拓扑结。工作在政权的结是远远短于超导相干长度，我们得到了一些分析和数值结果，持有任意正常态电导和最一般形式的自旋轨道耦合。我们发现的拓扑超导的签名包括分数交流约瑟夫森效应，它出现在拓扑拓扑结提供的能量弛豫是足够慢。我们还表明，对于这两种结类型，强大的签名拓扑超导性出现在直流约瑟夫森效应中的约瑟夫森电流开关的形式，由于零能量交叉的Andreev水平。结自旋轨道耦合进入约瑟夫森电流仅在拓扑拓扑的情况下，并在开关位置确定的方式，从而允许定量预测的实验与正常态电导，诱导间隙，和开关位置作为输入。
2018-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet topological phases with time-reversal and space inversion symmetries and dynamical detection of topological charges
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文研究了具有时间反演和空间反演对称性的Floquet拓扑相，提出在四带系统中实现强拓扑绝缘体、二阶拓扑绝缘体和混合阶拓扑绝缘体，并建立了拓扑与动力学的直接联系，提供了新的拓扑绝缘体理论基础。
2026-06-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Breaking time reversal symmetry in topological insulators
一个广泛的类别的材料，被发现携带拓扑保护相序导致了一个高度活跃的研究领域称为拓扑绝缘体。这一现象从根本上改变了我们的想法，因为它们具有强大的量子相干行为，表现出二维Dirac型金属表面态和同时绝缘的体态。强自旋-轨道耦合诱导了狄拉克自旋共振，同时也受到时间反演对称性的保护。在铁磁微扰的TI中，TRS的破缺可以导致许多奇异的量子现象，如量子反常霍尔效应、拓扑磁电效应以及镜像磁共振等。本文综述了TI中TRS断裂的研究现状，并对未来的研究进行了展望
2014-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermionic time-reversal symmetry in a photonic topological insulator
最近，拓扑绝缘体作为一种新的物质状态受到了人们的极大关注，这是由于它们具有受保护的手征边缘态的标志性特征。在费米子系统中，Kramers简并在时间反演对称性（TRS）的存在下产生这些实体。相比之下，服从TRS的玻色子系统通常被认为是从根本上排除支持边缘状态。在这项工作中，我们消除这种看法，并实验证明在时间反演对称的光子波导结构的边缘反向传播的手征态。我们方法中的关键步骤是将传播态的有效自旋编码为底层波导晶格的自由度，使得我们的光子拓扑绝缘体的特征在于$\mathbb{Z}_2$型不变量。我们的发现允许在玻色子系统中利用费米性质，从而为光子学以及声学，力学甚至物质波中的拓扑物理开辟了新的途径。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Relationship of Time Reversal Symmetry Breaking with Optical Kerr Rotation
我们证明了互易定理的一个例子，证明了克尔旋转，也被称为磁光克尔效应，可能只出现在打破微观时间反演对称性的材料。这一论点适用于线性响应区域，仅在非线性效应时失效。最近的测量与修改Sagnac干涉仪发现有限的克尔旋转在各种超导体。Sagnac干涉仪是非互易性的探测器，因此在这些材料中时间反演对称性必定被破坏。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Splitting of the topologically-protected Dirac cone without breaking time reversal symmetry
拓扑绝缘体（TI）是一类新的物质，它具有绝缘体的独特电子性质和非平凡体能带拓扑产生的金属边界。虽然TI的表面已经得到了很好的研究，但TI和半导体之间的界面不仅在技术上更相关，而且与非拓扑状态的相互作用可能会从根本上改变物理学。在这里，我们提出了一个一般的模型，表明这样的相互作用可以导致自旋动量锁定的非拓扑状态，狄拉克锥可以分裂成两个，粒子-空穴对称性可以从根本上打破，以及它们可能的后果。与磁性掺杂或合金化不同，这些现象的发生没有拓扑转变或时间反演对称性的破坏。该模型的结果证实了技术相关的Bi $_2$ Se $_3$膜范德华绑定到Se处理的GaAs衬底的第一性原理计算。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Field Theory of Time-Reversal Invariant Insulators
我们证明了基本的时间反转不变量（TRI）绝缘体存在于4+1维中，其中有效场论由4+1维Chern-Simons理论描述，电子结构的拓扑性质由第二Chern数分类.这些拓扑性质是2+1维时间反转破缺量子霍尔绝缘体的自然推广。2+1维的TRI量子自旋霍尔绝缘体和3+1维的拓扑绝缘体可以通过降维过程从4+1维的基本TRI绝缘体得到。由此自然地得到了2+1和3+1维TRI绝缘体的有效拓扑场论和$Z_2$拓扑分类。有效拓扑场论完全描述了TRI绝缘子的所有物理可测拓扑响应函数。我们的有效拓扑场论预测了一些新的和可测量的现象，其中最引人注目的是拓扑磁电效应，其中电场产生相同方向的磁场，具有以精细结构常数$α=e^2/\hbar c$的奇数倍量化的通用比例常数。最后，我们提出了一个一般性的分类，所有的拓扑绝缘体在不同的维度，并描述他们在一个统一的拓扑陈-西蒙斯场论相空间。
2008-02-24 cond-mat.mes-hall hep-th
