Edge quantum criticality and emergent supersymmetry in topological phases
时空超对称性（SUSY）被认为是描述宇宙的基本对称性，但在自然界中尚未发现。尽管如此，人们预测超对称性可能出现在量子材料的低能物理中，如拓扑超导体和外尔半金属。在这里，通过对相互作用的2D拓扑超导体进行最先进的无符号问题的马约拉纳量子蒙特卡罗（QMC）模拟，我们展示了令人信服的证据，证明N=1超对称性出现在其边缘量子临界点（EQCP），而其体积仍然存在间隙且拓扑非平凡。值得注意的是，在EQCP附近，我们发现边缘马约拉纳费米子获得了与其玻色子超伙伴相同的质量。据我们所知，这是第一次观察到费米子和玻色子具有相等的动力学产生的质量，这是突现超对称性的标志。我们进一步讨论了实验签名等EQCP和相关的边缘超对称性。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Observation of Emergent Spacetime Supersymmetry at Superconducting Quantum Criticality
到目前为止，在自然界中还没有发现时空超对称性（SUSY）将费米子转化为玻色子，反之亦然的确切证据。此外，2+1和更高维度的时空超对称性是否能在一般的微观模型中发生或出现仍然是一个未知数。在这里，我们介绍了一个具有吸引力的哈伯德相互作用的\textit{single}狄拉克费米子的格点实现，同时保持时间反演和手征对称性。通过数值精确的无符号行列式量子蒙特卡罗模拟，我们证明了2+1维中相互作用的单Dirac费米子具有超导量子临界点（QCP）.更值得注意的是，我们证明了2+1D中的${\mathcal N}$ =2时空超对称性出现在超导QCP中，证明了费米子和玻色子具有\textit{identical}反常尺寸1/3，这是超对称性出现的标志。据我们所知，这是在量子微观模型中首次观察到2+ 1维超对称时空。我们进一步展示了一些实验签名，可以测量到测试候选系统，如3D拓扑绝缘体的表面，这种紧急超对称性。
2017-12-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-lat
Emergent space-time supersymmetry at disorder quantum critical point
研究了无序对（2+1）D Dirac半金属和（3+1）D Weyl半金属中在对密度波跃迁的量子临界点处出现的时空超对称性的影响.在（2+1）维Dirac半金属中，我们考虑了三种类型的无序，包括随机标量势、随机矢量势和随机质量势，而在（3+1）维Weyl半金属中没有随机质量无序.通过系统的重整化群分析，我们发现，由于无序势和汤川顶点之间的耦合，任何类型的弱随机无序都是无关的。因此，突现超对称对于弱随机势是稳定的。我们的工作将为探索现实凝聚态系统中的超对称性铺平道路。
2022-06-01 cond-mat.str-el
Emergent supersymmetry at the Ising-Berezinskii-Kosterlitz-Thouless multicritical point
我们证明了在一个1+1维的大类模型中，在Ising和Berezinskiiii-Kosterlitz无相变重合的多临界点处，同时具有Z_2和U（1）对称性，超对称性出现了.为了达到这个结果，我们进行了详细的重整化群分析的多临界理论，包括所有的扰动允许的对称性。这个分析揭示了一个复杂的流动，其方向几乎不相关，但保留了不动点的部分超对称性。沿着这条特殊线的缓慢流动对多临界点的物理性质有着重要的影响。特别地，我们证明了U（1）间隙远离多临界点的标度不同于通常的Berezinskiii-Kosterlitz无指数间隙标度。
2014-03-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Magnon Landau levels and emergent supersymmetry in strained antiferromagnets
非均匀应变作用于格点系统，可以使在格点上运动的粒子产生人工规范场。在这里，我们将展示如何设计一种新的物质状态，即具有朗道能级激发谱的磁振子的反铁磁体。我们考虑蜂窝格点海森堡模型，并表明，三轴应变导致等间距的伪朗道水平在上端的磁振子谱，与退化的紧急超对称性的特点。我们还提出了一个特殊的应变协议，诱导完全量子化磁振子朗道能级在整个带宽。我们讨论实验实现和推广。
2019-09-05 cond-mat.str-el
Emergent Supersymmetry from Strongly Interacting Majorana Zero Modes
我们表明，强相互作用链的马约拉纳零模式表现出一个超对称量子临界点对应的$c={7\over 10}$三临界伊辛模型，分离的临界相伊辛普适类从一个超对称的大规模阶段。我们验证了我们的预测与数值密度矩阵重整化群计算，并确定隧道实验的后果。
2015-09-14 cond-mat.str-el
Emergent spacetime supersymmetry in an interacting Kitaev chain with explicit supersymmetry
Graduate School of Science, Kyoto University（京都大学大学院理学研究科）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本研究针对含显式N=1微观超对称的相互作用Kitaev链，通过数值方法确定超对称破缺-恢复相变点，发现弱耦合相为c=1/2的Ising共形场论描述，相变点属c=7/10三临界Ising普适类且涌现超共形不变性，为晶格超对称相变研究提供实例。
2026-08-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Emergent SUSY in two dimensions
Yau Mathematical Sciences Center, Tsinghua University（清华大学丘成桐数学科学中心）
该研究通过非拉格朗日理论在二维中实现超对称性的涌现，结合解析和数值方法约束重整化群流，并引入新的自旋约束。
2026-02-05 cond-mat.str-el hep-th math.CT
Emergent spacetime supersymmetry at 2D fractionalized quantum criticality
Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（平顿研究所计算量子物理中心）；Department of Physics and Engineering Physics, Tulane University（杜兰大学物理与工程物理系）
通过Kitaev蜂窝模型与SSH自旋-声子耦合，在分数化量子临界点发现涌现的N=2时空超对称性，并讨论了热输运和粘滞性的实验特征。
2026-06-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Anomalous Landau Levels in Inhomogeneous Fluxes and Emergent Supersymmetry
研究磁场下二维系统中奇异平带在非均匀通量下的反常朗道能级，揭示通量非均匀性可操控能级，并发现零能坍缩处的涌现超对称性，为拓扑与电荷有序相提供新途径。
2025-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Nonequilibrium Critical Dynamics with Emergent Supersymmetry
Sun Yat-Sen University（中山大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文针对超对称性在非平衡动力学中的作用机制不明的问题，通过大规模量子蒙特卡洛模拟研究含涌现$\mathcal{N}=2$时空超对称性的量子临界点的Kibble-Zurek动力学，揭示了其有限时间标度规律及超对称性的体现，为相关实验探测提供理论指导。
2024-08-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Yukawa CFTs and Emergent Supersymmetry
我们研究共形场论与汤川相互作用在2和4之间的维度，他们提供了UV完成的Nambu-Jona-Lasinio和Gross-Neveu模型，有四个费米子相互作用。我们计算球自由能和某些运营商的标度尺寸使用维延拓。在具有$N$费米子自由度的Gross-Neveu CFT中，我们得到了使用Gross-Neveu-Yukawa模型的$4-ε$展开中的前几项，以及使用四费米子相互作用的$2+ε$展开中的前几项。然后，我们应用Pade逼近产生估计$d=3$。对于$N=1$，它对应于一个2分量的马约拉纳费米子，它已被建议，汤川理论流到一个${\cal N}=1$超对称的CFT。我们提供了$N=1$ Gross-Neveu-Yukawa模型的$4-ε$展开遵守超对称性的新证据。我们的外推到$d=3$似乎是在良好的协议与使用数值共形引导得到的结果。继续这个CFT $d=2$提供的证据表明，汤川理论流向三临界伊辛模型。我们采用类似的方法来计算球自由能和运营商的标度尺寸的Nambu-Jona-Lasinio-Yukawa模型，它有一个额外的$U(1)$全球对称性。对于对应于一个二分量狄拉克费米子的$N=2$，该理论具有一个包含4个超荷的突现超对称性，我们对此提供了新的证据。
2017-03-28 cond-mat.str-el hep-ph hep-th
Uncovering Emergent Spacetime Supersymmetry with Rydberg Atom Arrays
本文提出利用具有两组不同 Rydberg 激发的可重构双物种 Rydberg 原子阵列，通过其混合模拟-数字特性在同一平台上模拟哈密顿量与执行数字量子电路，以实现并揭示 (1+1)d 三临界 Ising 相变中涌现的时空超对称性。
2024-12-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Probing topological superconductors with emergent gravity
拓扑超导体的特征在于描述其鲁棒边界模式的数量和性质的拓扑不变量。这些不变量在系统中也必须有可观测的结果，类似于量子霍尔效应中的量子化体霍尔电导率，但超导体中$U(1)$对称性的自发破缺使得这些结果变得难以捉摸。在这里，我们专注于2+1维无自旋$p$波超导体，并表明，紧急重力作为一个自然的散装探针，其拓扑不变。这种涌现的引力是由于费米子之间的吸引力相互作用导致超导性，因此被构建成拓扑超导体。拓扑超导体对突现引力场的整体响应被编码在引力Chern-Simons项中，并且通过能量动量守恒或引力异常流入与鲁棒边界模的存在有关。引力陈-西蒙斯项意味着超导序参量的变化与它们引起的能量-动量流和密度之间的普遍关系。超导体中$U(1)$对称性的自发破缺导致额外的体响应，编码在引力伪陈-西蒙斯项中。虽然不是拓扑性质的，这些进行令人惊讶的相似性的拓扑反应的引力陈-西蒙斯项。我们将展示如何这两种类型的反应可以解开。
2018-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Emergent boundary supersymmetry in a one dimensional superconductor
本研究探讨了一维单态超导体在动态边界条件下零能模的存在性，通过嵌套坐标Bethe拟设精确求解Gross-Neveu模型，揭示了低能边界自由度中超对称性的涌现及精确零能模。
2025-05-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con math-ph
Emergence of supersymmetry on the surface of three dimensional topological insulators
本文提出了在三维拓扑绝缘体表面量子临界点处2+1维时空超对称性的两种可能的实验实现。用$ε$展开式的超对称共形场论描述了表面上含有一个狄拉克费米子的半金属态和s波超导态之间的量子临界点.我们预测了微分电导在超对称临界点的精确电压依赖性。
2014-02-14 cond-mat.str-el hep-th
Topologically protected emergent Fermi surface in an Abrikosov vortex lattice
我们证明第二类超导体中阿布里科索夫涡旋晶格可涌现出由Z2拓扑指标保护的CdGM准粒子费米面，并确认其存在于超导狄拉克半金属及掺杂绝缘体等体系中。
2024-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Emergent Supersymmetry at Large $N$
本文研究大N极限下Gross-Neveu Yukawa矩阵模型的红外不动点，发现不同有限N模型在大N极限下微扰等价，并揭示了非超对称不动点可涌现出与超对称不动点相同的关联函数，暗示弦论全息对偶的可能性。
2023-12-21 cond-mat.str-el hep-th
Topological superconductivity with emergent vortex lattice in twisted semiconductors
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
该研究揭示了扭折半导体中拓扑超导态与分数量子反常霍尔效应的关联，通过涌现磁场诱导的双涡旋晶格实现半整数热霍尔电导。
2026-02-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological Mechanics from Supersymmetry
在拓扑力学中，用电子紧束缚模型识别机械系统的刚度矩阵，可以从相关的电子能带结构推断机械系统的拓扑特性，例如“松弛”边界模式的出现。在这里，我们介绍了一种方法来系统地构建拓扑力学系统的精确超对称（SUSY），涉及玻色子（机械）和费米（例如电子）的自由度。作为例子，我们讨论机械类似物的Kitaev蜂窝模型和二阶拓扑绝缘体与松软的角落模式。我们的超对称结构自然地定义了迄今未探索的拓扑不变的玻色子（力学）系统，如玻色子威尔逊圈运营商，制定了超对称相关的费米贝里曲率。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Topological Filtering and Emergent Kondo Scale
Sanyo-Onoda City University（山口县立大学）；Center for Liberal Arts and Sciences, Sanyo-Onoda City University（山口县立大学文理学院）；Department of Engineering, Sanyo-Onoda City University（山口县立大学工学院）
研究拓扑孤子在一维狄拉克系统中诱导的Kondo效应，揭示拓扑缺陷通过波函数结构调控许多体能级的机制。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
An emergent geometric description for a topological phase transition in the Kitaev superconductor model
利用Wilsonian重整化群（RG）变换，提出Kitaev超导体模型中拓扑相变的涌现几何描述.有效场论包括一个额外维度的体作用量、一个耦合函数初值的紫外（UV）边界条件和一个完全重整化耦合函数的红外（IR）有效作用量。体作用量描述了耦合函数沿额外维度方向的演化，其中额外维度用RG标度标识，并且所得到的运动方程只不过是$β-$函数。特别是，IR有效场论原来是一致的Callan-Symanzik方程，其中考虑到了体积和IR边界的贡献。这个导出的Callan-Symanzik方程给出了一个度量结构。基于这个突现度规张量，我们揭示了在量子临界点附近突现几何描述和量子场论之间的纠缠熵的等价性.
2017-09-09 cond-mat.str-el hep-th
Supersymmetry "protected" topological phases of isostatic lattices and kagome antiferromagnets
本文将均衡晶格的声子拓扑能带结构理论推广到阻挫反铁磁体。我实现了这一点，发现了多体超对称性（SUSY）的声子问题的球和弹簧及其连接到本地的限制满足基态。超对称模型的Witten指数要求机械结构的Maxwell-Calladine指数。“自发超对称破缺”被认为是需要在体中间隙所有模式以创建拓扑均衡晶格态。由于磁系统的基态也满足局部约束条件（如三角形上的总自旋为零），我确定了一个类似的超对称结构的反铁磁体，包括正方形，三角形，kagome，烧绿石最近邻反铁磁体，和$J_2 = J_1/2$正方晶格反铁磁体的许多常见模型。值得注意的是，在这一系列模型中，反铁磁体的kagome家族是拓扑均衡晶格的类似物。因此，声子拓扑能带结构理论的固态实现可以在阻挫磁性材料中找到。
2016-05-05 cond-mat.soft cond-mat.str-el hep-th
Tricritical point with fractional supersymmetry from a Fibonacci topological state
本文考虑正方形格子上的一个一般Fibonacci拓扑波函数，该波函数的范数可以映射到以$ϕ=(\sqrt{5}+1)/2$为黄金分割比的双耦合$ϕ^{2}$态Potts模型的配分函数中.由此建立全局相图，显示非阿贝尔拓扑相变。Fibonacci拓扑相对应于双耦合Potts模型中出现的一个新相，并分别连续变化为两个非拓扑相，这两个非拓扑相彼此对偶，并被一阶相变线分割。在自对偶性下，Fibonacci拓扑态在量子三临界点进入一级过渡态，在此发生两个连续的量子相变分叉。所有的拓扑相变都是由斐波那契任意子及其共轭组成的任意玻色子的凝聚驱动的。然而，分数超对称性显示在量子三临界点，其特征在于陪集共形场论。
2019-05-23 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Continuum field theory of 3D topological orders with emergent fermions and braiding statistics
本文构建含扭曲项与 K-矩阵 BB 项的三维 BF 场论，统一刻画自统计、编织、融合、量子维度等数据，并给出三类含演生费米子编织的无反常拓扑作用量。
2023-08-08 cond-mat.str-el hep-th
Emergent (anomalous) higher symmetries from topological orders and from dynamical electromagnetic field in condensed matter systems
通常的凝聚态晶格理论不包括动态电磁（EM）场，自然也没有更高的对称性（除非我们设计微调玩具模型来实现更高的对称性）。然而，对于带隙系统，（反常的）更高的对称性可以在低能量下（通常以自发破裂的形式）从通常的凝聚态理论中出现。指出自发破缺的涌现高级对称性不过是一种拓扑序。涌现的（反常的）更高的对称性可以用来限制可能的相变和可能的相位引起的某些类型的激发拓扑秩序。如果无带隙激发包含无带隙规范场，则在无带隙系统中也可以出现（反常）更高的对称性。特别地，如果我们忽略磁单极子，包含动态EM场的EM凝聚物质系统具有反常的$U(1)$ 1-对称性。因此，电磁凝聚态系统可以实现一些反常的高对称性的物理现象。特别是，任何带隙的电磁凝聚态系统（由任意电荷波动和凝聚引起）的液相必须有非平凡的玻色子拓扑秩序。
2019-04-21 cond-mat.str-el hep-th
Emergent topological phenomena in thin films of pyrochlore iridates
控制系统拓扑不变量的两个基本要素是系统的维数和对称性。由于最近薄膜和人工超结构生长技术的发展，可以在二维（2D）和三维（3D）之间平滑地控制系统的维度。在这项工作中，我们揭示了相关拓扑材料中涌现拓扑现象的维度交叉。特别是，通过聚焦于沿[111]方向生长的烧绿石铱酸盐反铁磁体薄膜，我们证明了它可以显示出巨大的反常霍尔电导，这与膜的厚度成正比，即使在3D块体材料中没有霍尔效应。此外，我们发现了一个新的拓扑相的出现，其非平凡的拓扑性质是隐藏在大块绝缘体，但只表现在薄膜。这表明拓扑材料薄膜是探索未知拓扑现象的新平台。
2014-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Novel quantum criticality due to emergent topological conservation law in high-$T_c$ cuprates
我们认为，在强关联电子系统集体瞬激发的相场（双重的电荷）出现了很大程度的稳定性，规范通量的变化由$2π$的整数倍。通过揭示电荷规范U（1）群的非平凡拓扑的结果，我们发现$μ$的钉扎和电荷压缩性的零温发散$κ\sim\partial n_e/\partialμ$定义了新的“隐藏”的量子临界性，它位于Mott跃迁的边缘，而不是由对称性破缺的Landau范式控制的稳定拓扑数的保护区.
2006-05-18 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Emergent Symmetry and Phase Transitions on the Domain Wall of $\mathbb{Z}_{2}$ Topological Orders
Kavli Institute for Theoretical Sciences and CAS Center for Excellence in Topological Quantum Computation, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所与拓扑量子计算卓越中心，中国科学院大学）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
研究发现Z₂拓扑序的域墙在特定条件下表现出涌现对称性和相变行为，揭示了拓扑相变的双胞胎构造机制。
2026-01-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Topological phase, supercritical point and emergent phenomena in extended $\mathbb{Z}_3$ parafermion chain
满足非阿贝尔统计量的拓扑序和相关的拓扑保护激发已经在各种平台上得到了广泛的研究。$\mathbb{Z}_3$副费米子被认为是实现这些拓扑序的最自然的马约拉纳费米子代。在这里，我们研究的拓扑相位和紧急$\mathbb{Z}_2$自旋相位在一个扩展的parafermion链。该模型表现出丰富的相，不仅包括拓扑铁磁相，它支持非阿贝尔任意子激发，但也自旋流体，二聚体和手征相从紧急$\mathbb{Z}_2$自旋模型。我们推广了$\mathbb{Z}_2$自旋模型中的测量工具，在扩展的仿费米子模型中充分表征了这些相，并绘制出相应的相图。令人惊讶的是，我们发现，所有的相边界最终合并到一个单一的超临界点。鉴于仿费米子模型中涌现现象的普遍性，这种方法在研究其他仿费米子模型中的奇异相方面有着广泛的应用。
2018-03-28 cond-mat.str-el
Spin moiré engineering of topological magnetism and emergent electromagnetic fields
自旋螺旋的叠加可以产生拓扑自旋纹理，例如skyrmion和hedgehog晶格。基于与光学中莫尔条纹的类比，我们通过连续调制干涉图案，全面研究了此类叠加的磁性和拓扑性质。我们发现，重叠的螺旋和净磁化强度之间的角度的控制产生连续的拓扑转变与对湮灭的刺猬和antihedgehog。因此，从非共面自旋织构中产生的电磁场、磁单极子和反单极子以及狄拉克弦都表现出系统的演化。此外，我们还展示了该系统如何经历从三维刺猬晶格到二维Skyrmion晶格或一维圆锥态的降维磁跃迁。结果表明，“自旋云纹”的概念为研究磁体的电磁场和拓扑性质提供了一种有效的方法。
2021-02-24 cond-mat.str-el
Holographic Representations of Topological Quantum Criticality: Emergent Symmetry Approach around the Bott Clock
Key Laboratory of Quantum Materials and Devices of Ministry of Education, School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院教育部量子材料与器件重点实验室）；Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学物理与天文系）
该研究将涌现对称性思想应用于构造 Bott 时钟中费米子类拓扑量子临界点的全息表示，通过加倍自由度构造扩大对称性的晶格模型，其边界具有对应 tQCP 的红外动力学。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Superradiant phase transition in electronic systems and emergent topological phases
我们导出了一个一般的标准，用于确定超辐射相变的电子带耦合到一个腔场，与可能的电子-电子相互作用的开始。对于2D或真正的1D系统中的纵向超辐射，我们证明了它总是被阻止，从而扩展现有的不去定理。相反，超辐射相变可以发生在一个非均匀的横向腔场，我们给出了具体的例子，在非相互作用的模型，无论是通过费米面嵌套或抛物线带接触。调查由此产生的时间反演对称性破缺超辐射态，我们发现在前一种情况下费米面升降到四个狄拉克点上的正方形晶格模型，拓扑保护的零模式，并在后一种情况下，拓扑带与非零的陈数上的六边形晶格。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergent Supersymmetric Many-Body Systems in Doped Z2 Topological Spin Liquid of the Toric-Code Model
本文研究了环面码模型的掺杂Z2拓扑自旋液体。我们发现，掺杂的空穴成为超对称粒子。掺杂Z2拓扑自旋液体的基态成为量子态的新物质--超对称玻色-爱因斯坦凝聚或超对称超流体。因此，该系统提供了一个独特的可操纵超对称多体系统的例子。
2012-10-11 cond-mat.str-el quant-ph
Emergent Fractional Charge and Multiple Majoranas
为了纪念尤金维格纳111岁生日，我们审查拓扑激发在不同的维度。
2014-04-24 cond-mat.str-el hep-th
Non-coplanar magnetism, topological density wave order and emergent symmetry at half-integer filling of moiré Chern bands
扭曲双层和单双层石墨烯是基于石墨烯的莫尔材料，其在具有拓扑非平凡特征的栅极可调谐导带中承载强关联费米子。利用无偏精确对角化和非限制Hartree-Fock计算，我们发现强的电子-电子相互作用导致非共面磁态，它具有与三角晶格上的四面体反铁磁体相同的对称性，可以被认为是与摩尔尺度相称的Skyrmion晶格，与一组铁磁竞争，拓扑电荷密度波具有近似的涌现O（3）对称性，将不同的电荷密度波状态相互“旋转”。与精确对角化的直接比较表明，有序相位在无限制Hartree-Fock近似下得到了精确描述。表现出有限的电荷间隙和陈数$|C|=1$，形成的电荷密度波秩序，这是密切连接到一个skyrmion晶格相是一致的，最近的实验对这些系统。
2023-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intertwined Topological Phases induced by Emergent Symmetry Protection
对称性在多体物理中的双重作用通过两种基本机制表现出来：自发对称性破缺和拓扑对称性保护。这两个概念在凝聚态和高能物理中无处不在，在过去的几十年里已经成功地应用于解开大量复杂的现象。然而，它们之间的相互作用在很大程度上仍未得到探讨。在这里，我们报告如何，在强相关性的存在下，对称性保护出现动态的一组配置强制执行的另一个对称性破缺。这种新颖的机制产生了不同的相互交织的拓扑相，其中拓扑性质与长程序共存。这种奇异的相互作用引起有趣的静态和动态效应，包括相互作用诱导的拓扑相变约束的对称性破缺，以及自调整的分数泵浦。这一工作为进一步研究强关联量子系统的奇异拓扑特征奠定了基础。
2019-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Realizing supersymmetry in a digitized quantum device
本文提出一种变分量子算法，在数字化量子设备上成功制备三临界Ising态，验证了超流的临界关联，并探讨了超对称的其他特征如普适能隙比和中心电荷的探测方法。
2025-04-25 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Criticality in Topological Insulators and Superconductors: Emergence of Strongly Coupled Majoranas and Supersymmetry
我们研究了拓扑绝缘体和超导体中的对称性破缺量子相变，其中单电子能隙在体相中保持开放。具体来说，我们认为自发破坏的对称性，保护无间隙的边界模式，使这些模式在有序的阶段有间隙。在这里，我们确定的命运的拓扑边界模式的权利在过渡，在那里他们耦合到强烈波动的序参量场。结合精确解和重整化群技术，我们发现表面费米子模要么从体涨落中解耦，要么流向一个强耦合的不动点，该不动点保持无隙。此外，我们研究过渡的临界波动仅限于表面，并发现在某些情况下的临界点是自然超对称的。这允许确定临界指数，并指出能带拓扑和超对称性之间的潜在联系。最后，我们研究的命运无隙马约拉纳模式本地化的点和线缺陷的拓扑超导体在体临界，这是类似于一个量子杂质问题。同样，拓扑结构和强相关性的相互作用导致这些模式保持无间隙，但处于强耦合状态。实现这些现象的实验候选人进行了讨论。
2012-06-06 cond-mat.str-el hep-th
Emergent $\mathbb{Z}_2$ gauge theories and topological excitations in Rydberg atom arrays
强相互作用的里德伯原子阵列为探索奇异的多体相和关联量子系统的动力学提供了通用的平台。最近的实验进展的动机，我们表明，里德伯相互作用和适当的晶格几何的组合自然会导致紧急$\mathbb{Z}_2$规范理论赋予物质领域。基于这种映射，我们描述了如何Rydberg平台可以实现两个不同的类的拓扑$\mathbb{Z}_2$量子自旋液体，这在他们的模式不同的平移对称性分馏。我们还讨论了这些$\mathbb{Z}_2$自旋液体状态的分数激发的性质，使用费米子和玻色子理论，并说明其丰富的相互作用与邻近的固相。
2022-04-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
Emergent topological properties in interacting one-dimensional systems with spin-orbit coupling
本文分析了存在自旋轨道相互作用的单通道相互作用量子线问题。自旋-轨道耦合破坏了SU（2）到U（1）的自旋-转动对称性，破坏了反转对称性。低能理论是一个两带模型，费米速度差为$δv$。使用玻色化和双圈重整化群程序，我们表明，电子-电子相互作用可以打开一个缺口的自旋扇区的理论时，相互作用强度$U$小于$δv$在适当的单位。对于排斥相互作用，所产生的强耦合相是自旋密度波类型。我们表明，这一阶段具有独特的新兴的拓扑性质。带隙的自旋扇区表现为拓扑绝缘体，具有分数自旋的零能量边缘模式。另一方面，电荷区仍然很关键，这意味着整个系统都是金属的。然而，这种体电子液体作为一个整体表现出通常与二维自旋霍尔绝缘体的一维边缘状态相关联的特性，特别是，$2e^2/h$的传导对掺杂杂质是稳健的。
2015-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quasi-adiabatic Continuation of Quantum States: The Stability of Topological Ground State Degeneracy and Emergent Gauge Invariance
我们定义了量子多体系统中量子态的准绝热延拓。当哈密顿量具有能隙，或者具有足够小的能量密度，从而远离量子相变时，延拓是有效的。这种延拓将局部算子转化为局部算子，同时近似保持基态期望值。我们将这种延拓应用于规范理论与物质耦合的问题，并提出了一个新的区分，周长定律与“零定律”来识别禁闭。我们也将这种延拓应用于具有突现规范理论的局部玻色子模型。我们表明，局部规范不变性是拓扑的，不能被打破的玻色子模型在连续或离散规范群的任何局部扰动。我们表明，基态简并在紧急离散规范理论是玻色子模型的一个强大的属性，我们认为，在连续的情况下，本地规范不变性的鲁棒性保护的无隙规范玻色子。
2005-03-22 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Topological effects, index theorem and supersymmetry in graphene
在本章中，我们介绍了无质量狄拉克费米子的电子性质的几何和拓扑结构的特点在石墨烯片。拓扑效应可以用阿蒂亚-辛格指数定理来优雅地说明。它导致了Dirac算子在形变下的拓扑不变量，并在石墨烯系统中晶格的拓扑形变引起的扭曲Dolbeault复合体上建立超对称量子力学中起着重要作用。利用G指数定理和高度对称性，我们研究了石墨烯中的变形能量本征值。狄拉克费米子导致SU（4）对称性，作为单层石墨烯的非相互作用哈密顿量的高度对称性。在拓扑变形下，石墨烯片中的零能态自然出现，而费米点处没有塞曼分裂。在非零能量的情况下，上自旋和下自旋态具有精确的高自旋对称性，形成赝自旋单重态对。基于G指数定理和高对称度，描述了单层石墨烯中n = 0朗道能级的特殊非常规量子霍尔效应.
2010-09-30 cond-mat.str-el hep-th
Quantum phase transitions between bosonic symmetry protected topological phases in two dimensions: emergent $QED_3$ and anyon superfluid
受二维对称性保护拓扑相的Chern-Simons有效理论描述的启发，我们给出了二维对称性保护拓扑相的多体波函数的一种射影构造。利用这种投影构造，我们可以系统地写出一个格子上的SPT相的试探波函数。对于正方形格子上每格点填充$ν_{b_1}=ν_{b_2}=\frac12$的两类玻色子，构造了具有$U(1)$对称性的SPT相位的显式例子。我们研究了基于投影构造的不同$U(1)$ -SPT相位之间的连续相变。临界点附近的有效理论是具有费米子数$N_f=2$的突现$QED_3$。然而，这种连续相变需要微调，并且通常在不同的$U(1)$ -SPT相之间存在中间相。我们发现这样的中间相具有与任意子超导体相同的响应，因此称之为“任意子超流体”。给出了具有$U(1)$对称性的相互作用玻色子的相图。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological thermal Hall effect for topological excitations in spin liquid: Emergent Lorentz force on the spinons
本文研究了U（1）自旋液体中自旋子所受洛伦兹力的起源。我们的灵感来自于以前的观察规范场相关的成对自旋关联使用中子散射测量时的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用与晶格几何纠缠。我们将这一观察推广到作用在（中性）自旋子上的洛伦兹力。使自旋极化的外部磁场有效地为自旋子产生内部U（1）规范通量，并通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用扭曲自旋子运动。这种产生洛伦兹力的机制与在弱Mott绝缘区中由电荷涨落引起的U（1）规范内通量的感应机制有着根本的不同。我们将这种理解应用到可果美晶格上自旋金属的具体情况。我们提出的突现洛伦兹力的产生和由此产生的拓扑热霍尔效应的理论可以广泛应用于其他具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的非中心对称自旋液体。我们讨论了与可果美材料中的热霍尔输运的相关性。
2019-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry protected topological edge modes and emergent partial time reversal symmetry breaking in open quantum many-body systems
对称保护拓扑边模是拓扑物理中最引人注目的现象之一。在这里，我们制定和定量研究这些拓扑边缘模式的量子浴的效果。利用密度矩阵重整化群方法，研究了自旋为1的量子链复合系统的基态，其中系统和浴自由度被同等对待.我们专注于这些边缘模式的依赖性的整体/部分对称性的系统浴耦合和量子浴的功能。研究表明，时间反演对称性（TRS）在开放量子系统中具有特殊的作用，当TRS部分破缺时，TRS保护的拓扑模将从系统边缘扩散到池中，从而使其不能用于量子计算.
2021-05-20 cond-mat.str-el
Lattice supersymmetry and order-disorder coexistence in the tricritical Ising model
我们介绍并分析了一个量子自旋/马约拉纳链与一个三临界伊辛点分离的临界相从一个有间隙的阶段与有序-无序共存。我们表明，超对称性不仅是一个紧急的属性的标度极限，但体现在晶格上。也就是说，我们找到明确的晶格表达式的超对称发电机和电流。用这些生成元来写哈密顿量，可以让我们精确地找到无阻挫耦合时的基态。这些证实了在带隙相中两个（拓扑）有序的基态和一个无序的基态之间的共存。变形的模型，包括明确的手征对称性破缺，我们发现的阶段持续到一个不寻常的手征相变的超对称性变得准确，甚至在晶格上。
2018-10-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Imaging emergent heavy Dirac fermions of a topological Kondo insulator
近藤绝缘体是寻找强相关拓扑量子相的主要候选者，它可能具有拓扑序，分数化和非阿贝尔统计。在一些近藤绝缘体，杂交间隙的预测，以保护一个非平凡的拓扑不变量和港口紧急重狄拉克费米子表面模式。我们使用高能量分辨率光谱成像在真实和动量空间的近藤绝缘体，钐$_6$。在冷却通过$T^*_Δ\approx$ 35 K时，我们观察到绝缘间隙的开放，在2 K时膨胀到$Δ\approx$ 10 meV。在间隙内，我们成像的线性分散的表面态的形成与有效质量达到$m^* = (410\pm20)m_e$。因此，我们证明存在一个强相关的拓扑近藤绝缘体相托管已知的最重狄拉克费米子。
2018-10-31 cond-mat.str-el
Interplay between intrinsic and emergent topological protection on interacting helical modes
研究了具有时间反演对称性的二维拓扑绝缘体的拓扑结构与边缘相互作用之间的相互作用。我们考虑一个简单的非相互作用的三个螺旋通道系统与固有的$\mathbb{Z}_{2}$拓扑保护，因此零温度电导的$G=e^2/h$。我们发现，当相互作用添加到模型中，基态表现出两个不同的阶段作为相互作用参数的函数。其中一个相在零温度下是平凡绝缘体，因为保护非相互作用拓扑相的对称性自发破缺。在该阶段中，在零温度下存在零电导$G=0$。另一个相显示出增强的拓扑性质，中性扇区由大规模版本的$\mathbb{Z}_{3}$副费米子描述。在这个阶段，在低能量的系统显示出紧急$\mathbb{Z}_3$对称性，这是不存在的晶格模型，并具有拓扑保护的零温度电导$G=3e^2/h$。该状态是动态增强的对称性保护拓扑状态的示例。
2018-10-23 cond-mat.str-el
Emergent Coulombic criticality and Kibble-Zurek scaling in a topological magnet
当一个经典系统被驱动通过一个连续的相变，其非平衡响应是普遍的，并表现出Kibble-Zurek标度。我们探索这种动态缩放的三维拓扑磁体与分数激发，即在偶极自旋冰的新兴移动磁单极子的液-气过渡的新背景下。利用场混合和有限尺寸标度技术，我们把临界点的液体-气体线的三维伊辛普适类。然后，我们证明Kibble-Zurek缩放扫描的磁场通过临界点。自旋冰中异常缓慢的微观时间尺度提供了一个独特的机会，可以在当前的实验装置中检测这种普遍的非平衡物理。
2015-09-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Nuts and bolts of supersymmetry
拓扑机构是机械结构的零弹性能变形，其对于系统参数的平滑变化是鲁棒的。在这里，我们映射到线性费米子模型使用超对称场论介绍了威滕和橄榄的拓扑机制的典范类的非线性弹性。启发式地，这种方法包括采取非线性哈密顿量的平方根，并推广了从线性Klein Gordon方程的平方根获得两个副本的Dirac方程的标准过程。我们的真实空间形式主义超越了拓扑能带理论，将非线性和空间不均匀性，如域壁，拓扑状态通常是本地化的。通过将实费米子场的两个分量分别看作是位置位移和键位移，确定了超对称变换与Bogomolny-Prasad-Sommerfield（BPS）束缚之间的关系.我们表明，机械约束，这迫使一个BPS饱和扭结到系统中，同时排除了反扭结。这种机制打破了通常的扭结-反扭结对称性，可以被看作是潜在的超对称性被半破缺的表现。
2020-09-05 cond-mat.soft cond-mat.str-el hep-th
Emergent Exclusion Statistics of Fibonacci Anyons in 2D Topological Phases
我们演示了如何广义泡利不相容原理出现准粒子激发在二维拓扑阶段。作为一个例子，我们检查莱文-温模型与斐波那契数据（在文本中指定），并构造的数量运营商的磁通子生活在斑。通过数值计算与通量数固定的多体状态，排斥统计参数的矩阵被确定，并示出依赖于系统的空间拓扑结构（球或环面）。我们的工作揭示了（多体）希尔伯特空间的结构和拓扑物质中准粒子激发热力学的一些一般特征。
2014-01-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Classification of topological phases in one dimensional interacting non-Hermitian systems and emergent unitarity
近年来，非厄米特系统中的拓扑相已成为一个令人感兴趣的课题。在本文中，我们试图在一维相互作用的非厄米系统的拓扑相分类。我们从Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的非Hermitian推广出发，讨论了它的多体拓扑Berry相，该相对于所有相互作用的准Hermitian系统（具有实能谱的非Hermitian系统）都是有定义的.然后，我们证明了准厄米特系统的拓扑相的分类是完全相同的厄米特同行。最后，我们构造了一般一维相互作用非厄米特局部系统的不动点配分函数，发现不动点配分函数与厄米特局部系统的不动点配分函数仍然有一一对应关系.因此，我们的结论是，一般的一维相互作用的非厄米系统的拓扑相的分类仍然是完全相同的厄米系统。
2021-05-17 cond-mat.str-el
Topological magnon band structure of emergent Landau levels in a skyrmion lattice
自旋激发在拓扑非平凡磁序上的运动表现出类似于洛伦兹力对轨道磁场中带电粒子的影响的偏转。我们使用极化非弹性中子散射来研究磁振子的传播（即，玻色子集体自旋激发）。对于垂直于斯基尔米恩管的波矢，磁振子谱与精细间隔的出射朗道能级的形成是一致的，朗道能级是用于解释斯基尔米恩晶格的非平凡拓扑缠绕的虚构磁场的特征。这为倒易空间中的拓扑磁振子能带结构提供了证据，而这种结构是由磁序的非平凡实空间拓扑所证实的。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
