The emergence of topologically protected surface states in epitaxial Bi(111) thin films
对Si（111）衬底上外延生长的Bi薄膜（$10-70$双层膜）进行了量子输运测量，包括Altshuler-Aronov-Spivak（AAS）和Aharonov-Bohm（AB）效应、普适电导涨落（UCF）和弱反局域化（WAL）.结果表明，当薄膜内部为绝缘时，Bi薄膜的六个表面均为坚固的金属性。我们认为这些性质是一种新现象的表现，即当一个拓扑平凡的体系统被制成薄膜时，它可以变成拓扑非平凡的。我们强调，这里所观察到的是完全不同的预测的二维拓扑绝缘状态在一个单一的双层铋，只有四个侧面应该具有拓扑保护的无隙状态。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Edge States in Triangular Lattices
我们描述的可能性拓扑鲁棒的边缘状态存在于界面上的三角形晶格的旋转对称性，是敏感的边界条件的支持。从贝里曲率的角度来看，这种状态是微不足道的，但结果是晶体对称性和有限边界效应之间的相互作用。无论如何，我们表明这样的国家是在一个独特的拓扑阶段，提供规范依赖的对称性保持。这样的模型描述了一些最近在三角晶格上的玻色子实验演示，其物理学至今仍无法解释。
2022-09-30 cond-mat.mes-hall
Terahertz dynamics of a topologically protected state: quantum Hall effect plateaus near cyclotron resonance in a GaAs/AlGaAs heterojunction
我们测量的霍尔电导率的二维电子气形成在GaAs/AlGaAs异质结在太赫兹制度接近回旋共振频率通过采用高灵敏度的法拉第旋转的方法加上电选通的样品来改变电子密度。我们观察到清晰的平台和阶梯状功能的法拉第旋转角与电子密度和磁场（朗道能级填充因子），这是量子霍尔平台的高频表现-拓扑保护的边缘状态的签名。最近的动态标度理论的结果进行了比较。
2013-06-28 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Helical States in Minimally Twisted Bilayer Graphene
在最小扭曲的双层石墨烯中，形成由域壁分隔的AB和BA堆叠区域组成的莫尔图案。这些域壁预测支持counterpropagating拓扑保护的螺旋（TPH）边缘状态时，AB和BA区域的缺口。我们制作了波长大于50 nm的莫尔晶体，并通过扫描隧道光谱测量证明了TPH态在畴壁网络上的出现。我们观察到的TPH状态的域壁上的双线配置文件，只有发生时，AB和BA区域的间隙。我们的结果为TPH国家网络建设提供了一种实用且灵活的方法。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall
Robustness of topologically protected transport in graphene-boron nitride lateral heterostructures
以前，石墨烯纳米带设置在横向异质结构与六方氮化硼被预测支持拓扑保护状态在低能量。我们调查如何强大的这些国家的输运性质对晶格无序。我们发现，不耦合锯齿形石墨烯纳米管的两个谷的无序形式不影响在低偏压下的输运性质，这表明这些横向异质结构是非常有前途的候选芯片级导电互连。确实耦合两个谷的无序形式，例如石墨烯带中的空位，或石墨烯-六方氮化硼界面处扶手椅边缘的大量夹杂物，将对传输产生负面影响。然而，这些形式的紊乱在目前的实验中并不常见。
2016-09-06 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Zero Modes in Twisted Bilayer Graphene
我们发现，扭曲的石墨烯双层可以揭示不寻常的拓扑性质在低能量下，作为一个结果的狄拉克点分裂。这些功能依赖于两层石墨烯之间的电子跳跃的对称性分析，我们推导出一个简化的有效的低能量哈密顿量，它捕获了扭曲的双层石墨烯的基本拓扑性质。相应的朗道能级显示出一种简并的零能模，这种模不能被强磁场提升。
2011-07-20 cond-mat.mes-hall
Effective Hamiltonian of topologically protected qubit in a helical crystal
研究了二维拓扑绝缘体中隧穿耦合反点超晶格，发现不同磁通区域边界存在拓扑保护量子比特，推导了其有效哈密顿量并分析了性质对超晶格参数的依赖。
2023-11-20 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Spatially Localized Modes: An Easy Experimental Realization of the Su--Schrieffer--Heeger Model
Dickinson College（迪金森学院）；Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
本文通过简易实验实现了SSH模型，展示了拓扑保护边缘模式的实验验证与理论预测的一致性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall
Topologically protected acoustic helical edge states and interface states in strongly coupled metamaterial ring lattices
时间反演（T）不变性拓扑绝缘体是凝聚态物理的重要发现之一，其最吸引人的特点是基于自旋的拓扑保护，即完全消除了具有一定自旋的导电电子在物质表面的散射.近年来，它使拓扑绝缘体从电子学向光子学、声子学和力学的范式转变，不仅带来了新的物理学，而且在强波输运方面也有潜在的应用。尽管人们对实现拓扑保护的声波输运越来越感兴趣，但T不变声学拓扑绝缘体尚未实现。在这里，我们报告的声学拓扑绝缘体的第一个演示：一个强耦合的超材料环晶格，支持单向传播的螺旋边缘状态下的T-对称，反向散射免疫边界突变。非常独特的是由于晶格位错而形成自旋过滤界面态。拓扑保护的边缘态和界面态的形成机制适用于各种其他波系统或更高的维度。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall
Topologically protected Landau levels in bilayer graphene in finite electric fields
结果表明，只要键无序在几个晶格常数范围内相关，双层石墨烯的零能朗道能级对键无序的影响就非常明显（类似于δ函数），这种零模反常的鲁棒性可以归因于保持了手征对称性.出乎意料的是，即使当我们施加有限的电势差（即，电场）时，谷分裂的$n=0$朗道能级保持非常尖锐，尽管它们现在偏离了零能量，而$n=1$朗道能级表现出通常的行为。
2011-11-25 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Doubling of Tilted Dirac Fermions in Two Dimensions
从理论上研究了二维晶格上无质量狄拉克费米子的加倍。证明了在手征对称性破缺的格点上，即使狄拉克锥倾斜，无质量狄拉克费米子的加倍也是拓扑保护的。这是由于为晶格系统定义的广义手征对称性，其中这种模型可以通过手征对称晶格模型的变形来生成。本文表明，两个带晶格模型，这是一个一般的方式来产生系统的广义手征对称性，这样的系统总是可以转换回一个晶格模型与传统的手征对称性。我们特别表明，零模的数量是一个不变量的变换，导致拓扑保护à la尼尔森-二宫的倾斜和无质量狄拉克费米子在二维中的两倍。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall
Existence of nontrivial topologically protected states at grain boundaries in bilayer graphene: signatures and electrical switching
最近的实验[L. Ju等人，Nature，2015，520，650]证实了当亚晶格堆叠从AB变为BA时，在门控双层石墨烯中产生的畴壁处存在无隙态。这些状态是重要的，因为它们是拓扑保护，谷极化，并引起沿畴壁的电导。目前的理论模型预测，这种状态的外观只在畴壁，保持亚晶格秩序。在这里，我们表明，堆叠畴壁中的拓扑保护态的出现在双层石墨烯中可能更为常见，因为它们也可以以意想不到的几何形状出现，例如，原子级拓扑缺陷的晶界。我们专注于一个双层系统，其中一层包含一行八角形双五边形缺陷，混合石墨烯亚晶格。我们证明，即使有五边形缺陷的间隙状态被保存。值得注意的是，与以前的预测不同，通过反转栅极极化来改变间隙态的数量，从而在栅极反转下沿着晶界产生不对称的电导。这种效应，与缺陷状态，应该是可检测的运输测量，并可以利用在电气开关。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Photonic Modes in Composite Quantum Hall/Quantum Spin Hall Waveguides
光子拓扑系统是凝聚态物理中拓扑材料的电磁模拟，它为设计具有新特性的光学器件创造了许多机会。我们提出了一个实验实现的双各向异性Meta波导光子系统复制量子霍尔（QH）和量子自旋霍尔（QSH）拓扑绝缘相。通过精心设计，复合QH-QSH光子拓扑材料被创建并实验证明支持无反射边模，这是一种在凝聚态物理中前所未有的异质拓扑结构。这种拓扑保护模式的有效自旋自由度决定了它们通过这些系统的独特路径，不受反向散射的影响，并且能够在尖角周围传播。{As作为其新颖特性的一个例子，我们实验演示了基于复合QH和QSH结构的无反射光子器件，包括一个2端口隔离器，一个独特的3端口拓扑器件，以及一个全4端口环行器
2019-08-13 cond-mat.mes-hall
Ultra-robust topologically protected edge states in quasi-1D systems
提出一种无需传统对称性即支持拓扑保护边缘态的 zigzag 准一维模型，利用次近邻耦合介导边缘态并对多种无序具有鲁棒性，构建了拓扑不变量并展示了光子实现方案。
2024-04-30 cond-mat.mes-hall
Information Trapping by Topologically Protected Edge States: Scrambling and the Butterfly Velocity
本文利用非时序关联函数研究一维拓扑绝缘体和超导体中扰动的传播，发现信息可被拓扑保护边缘态俘获并与体态解耦，波前以蝴蝶速度线性传播。
2023-11-16 cond-mat.mes-hall
Topologically protected pseudospins in 2D spring-mass system
本文提出，具有组成质量和弹性常数的晶格可以看作是拓扑物质的模型系统。例如，可以使用单元间和单元内弹性常数的相对变化来创建、调谐和反转能带结构。在保持时间反演对称性的同时获得这样的方面，并且因此模拟量子自旋霍尔效应。质量弹簧晶格的模态位移场被叠加，从而产生具有正或负群速度的赝自旋场。考虑到谐振子是一系列物理系统的经典和量子激发的基础，弹簧质量系统进一步深入了解拓扑材料的组成和可能的效用。
2018-09-15 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Magnetic Helix for All-Spin-Based Applications
近年来，出现了一个没有任何电荷流动的全自旋器件领域。这一科学方向的最终目标是实现像现代电子学中那样的全谱自旋网络。到目前为止，这些网络不可或缺的能量储存元件的概念还很缺乏。分析的大小相关的性质的磁链耦合通过交换或远程偶极或Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用，我们发现了一个特别简单的法律：磁配置对应于螺旋与整数倍的扭曲，这是相称的链的长度，是能量稳定的。这一发现得到了模拟和实验基准模型的支持，与研究[J. Appl. Phys. \textbf{111}，07 E116（2012）]一致，该研究表明边界可以在拓扑上稳定否则不稳定的结构。在此基础上，提出了一种能量存储元件。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall
Topologically protected quantum gates for computation with non-Abelian anyons in the Pfaffian quantum Hall state
我们扩展了Das Sarma等人最近提出的使用Pfalan量子霍尔态的拓扑量子计算方案，在某种程度上，可能潜在地允许拓扑保护构造一组通用的量子门。我们首次构造了一个完全基于Pfronan量子比特的准空穴编织的拓扑保护的受控非门。除了pi/8门之外，所有单量子位门也都是通过准孔编织显式实现的。代替pi/8门，我们试图构建一个拓扑保护的Toffoli门，在受控相位门和CNOT方面，或者通过基于辫子群的受控Z前体。我们还给出了Bravyi-Kitaev双量子比特门g_3的拓扑保护实现。
2006-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering topologically protected zero-dimensional interface end states in antiferromagnetic heterojunction graphene nanoflakes
本文基于修正Kane-Mele模型研究相反反铁磁序石墨烯纳米片异质结，发现并验证了可精确调控、抗多种无序和缺陷的拓扑保护零维界面端态。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall
Topologically protected states in $δ$-doped junctions with band inversion
拓扑边界可以在平凡绝缘体和拓扑绝缘体之间的界面处形成。跨结的拓扑指数的差异导致稳健的无隙表面状态。这些国家的光学研究在文献中是稀缺的，原因是难以隔离他们的响应从散装。在这项工作中，我们建议沉积一个$δ$层施主杂质的拓扑边界附近，以帮助检测无间隙的表面状态。正如我们将展示的那样，无带隙表面态对这种扰动是鲁棒的，并且它们增强了由振子强度测量的带内光学跃迁。这些结果有助于理解拓扑绝缘体中表面态和体态的相互作用。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Discrete Approximation of Topologically Protected Modes in Magneto-Optical Media
拓扑保护波的线性极化麦克斯韦方程组与回旋，磁光介质研究了十年前的计算和实验。本文开发了一个强大的紧绑定模型，该系统仔细使用Wannier函数表示。该模型提供了非常好的近似的基础能带结构。当解决了一个半无限的带，它产生指数本地化的边缘模式，其相应的特征值跨越频带间隙。一组耦合的微分方程推导出，它允许一个找到电磁场如何单向传播，没有反向散射的缺陷。此外，离散模型预测拓扑保护的边缘模式与非平凡的陈数是一致的直接模拟。
2020-02-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Superconducting Nanocircuits for Topologically Protected Qubits
为了成功实现量子计算机，它的构建块（量子比特）应该同时是可扩展的，并充分免受环境噪声的影响。最近，已经提出了一种新的方法来保护超导量子比特。这个想法是为了防止在“硬件”层面上的错误，通过建立一个无故障（拓扑保护）的逻辑量子比特从“故障”的物理量子比特与适当的工程相互作用。已经预测，受保护的逻辑量子比特与局部噪声的解耦将随着物理量子比特的数量呈指数增长。在这里，我们报告的概念验证实验的原型设备，其中包括由纳米级约瑟夫森结制成的12个物理量子位。我们观察到，由于适当调谐的量子涨落，这个量子比特受到保护，免受磁通量变化远远超过线性秩序，与理论预测一致。这些结果证明了拓扑保护超导量子比特的可行性。
2008-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robust manipulation of light using topologically protected plasmonic modes
我们提出了一种拓扑等离子体激元晶体结构的阵列的平行纳米线具有不等的间距。在傍轴近似中，描述光沿着纳米线传播的亥姆霍兹方程映射到Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的薛定谔方程。使用全三维有限差分时域解的麦克斯韦方程组，我们证明了存在的拓扑缺陷模式，与亚波长本地化，绑定到扭结的等离子体晶体。此外，我们表明，通过操纵扭结，我们可以构建空间模式过滤器，耦合体模拓扑缺陷模式，和拓扑分束器耦合两个拓扑缺陷模式。最后，我们表明，该结构是强大的制造误差与长度尺度的倒数小于拓扑带隙。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Topologically protected midgap states in complex photonic lattices
设计光子晶体的主要目标之一是设计带隙和缺陷态。利用带结构拓扑的概念，我在这里描述的形成指数本地化，拓扑保护的带隙状态在光子系统中的空间分布的增益和损耗。当增益和损耗被适当地安排时，这些状态维持它们的拓扑保护，然后获得选择性可调谐的放大率。这在沿光子晶格的光束动力学和准一维光子晶体的激光中找到了应用。
2013-01-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunneling Conductance in a Two-dimensional Dirac Semimetal Protected by Non-symmorphic Symmetry
本文从理论上研究了两个Dirac点受非对称性保护的二维Dirac半金属中的隧穿效应。隧道势垒可以通过磁交换势来布置，该磁交换势在狄拉克点处打开间隙，该间隙可以由铁磁绝缘体的磁邻近效应引起。我们发现，随着自旋-轨道耦合强度的减小，隧穿衰减长度增加，而且这种依赖性归因于子晶格和自旋自由度的相关性，从而导致了自旋保护的Dirac点.在两个狄拉克点处的隧穿几率有很大的不同，因此隧穿效应可以应用于高选择性谷值滤波器。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall
Topologically protected wave packets and quantum rings in silicene
利用原子紧束缚方法，以Dirac方程的解析解为初始条件，研究了屈曲硅烯中沿垂直电场对称破缺势零线运动的手征波包.我们证明了波包沿零线以恒定的不颤动速度和预定的形状运动。观察到晶体边缘的背散射，其出现在数据包从$K$到$K'$谷或反之亦然的过渡中。我们提出了一个潜在的配置文件与分支的翻转线分裂的波包和产生的分裂部分，作为一个量子环的干涉。过渡时间表现出Aharonov-Bohm振荡的外部磁场，被翻译为电导振荡时，谷间散射是存在于环内。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall
Robustness of topologically protected surface states in layering of Bi2Te3 thin films
已知块体Bi 2Te 3是拓扑绝缘体。本文采用包含自旋轨道耦合的密度泛函理论研究了Bi_2Te_3（111）薄膜的表面态。我们构造了一种方法来明确地识别薄膜拓扑绝缘体的表面态。应用这种方法的一个到六个五重层的Bi2Te3，我们发现，表面状态的拓扑性质与膜的厚度保持稳健，并且三个或更多的五重层的膜具有拓扑非平凡的或保护的表面状态，与最近的实验一致。
2010-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically protected elastic waves in phononic metamaterials
量子物质的拓扑态表现出独特的无序免疫表面态，受到本体的非平凡拓扑不变量的保护。这种对背散射的免疫性使得拓扑表面或边缘状态成为经典和量子信息的理想载体。到目前为止，拓扑问题只在电子学和光子学领域进行了探索，具有有限的体积性质和基本上不可变的材料。因此，这些约束施加严重的性能权衡实验可实现的拓扑有序状态。相比之下，声子超材料不仅提供了更广泛的材料特性，而且还允许在非绝热状态下进行时间调制。在这里，从第一性原理，我们证明了第一个声子拓扑超材料在弹性波模拟的量子自旋霍尔效应。采用双尺度声子晶体板在宽带宽内支持声子的两个有效自旋，通过打破空间镜像对称性实现强自旋轨道耦合。通过保持与外部负载或空间对称性的自旋极化，声子边缘状态被证明是强大的，对散射从离散的缺陷，以及在连续的障碍。我们的系统开辟了实现声子在静态和时间依赖制度的拓扑材料的可能性。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
Massless Dirac fermions on a space-time lattice with a topologically protected Dirac cone
如果狄拉克方程在空间和时间中离散化，那么保护无质量狄拉克费米子不受能隙开放影响的对称性可能变得无效，这要么是因为布里渊区中多个狄拉克锥之间的散射（费米子加倍），要么是因为区边界处的奇异性。在这里，我们介绍一个实现狄拉克费米子的时空晶格，消除这两个障碍。准能带结构具有与单个狄拉克锥的切向色散，在不破坏时间反演和手征对称性的情况下不能被带隙。我们发现，这种拓扑保护是不存在的熟悉的单锥离散与线性色散，作为一个事实的后果，有时间演化算子是不连续的布里渊区边界。
2022-09-10 cond-mat.mes-hall
Observation of Symmetry-Protected Dirac States in Nonsymmorphic $α$-Antimonene
自从石墨烯被发现以来，具有线性能带色散的二维狄拉克态引起了人们极大的兴趣。然而，到目前为止，二维狄拉克半金属仍然非常罕见，这是因为二维狄拉克态通常对诸如自旋轨道耦合的微扰很脆弱。非对称的晶体对称性可以促进狄拉克节点的形成，为在二维材料中建立受保护的狄拉克态提供了一条新的途径。本文报道了非对称α-锑烯中的π-保护狄拉克态。用分子束外延法合成了锑烯。用角分辨光电子能谱观察到两个各向异性较大的狄拉克锥。α-锑烯中的狄拉克态是自旋轨道型的，而石墨烯中的狄拉克态是无自旋的。这一结果将“石墨烯”物理学扩展到一个新的二维材料家族，其中存在自旋轨道耦合。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall
Topologically protected strongly-correlated states of photons
混合光子纳米结构允许光的新颖有趣的状态的工程。最近的一个例子是拓扑光子晶体，其中光子能带结构的非平凡Berry相位产生光子的拓扑保护的单向传播（手性）边缘状态。在这里，我们表明，通过耦合的手征光子边缘状态的发射器阵列，可以创建一个高度可控的方式强相关的光子态。这些是拓扑保护的，并具有一些显着的普遍性质：散射的结果不依赖于发射器的位置，只给出了全称数，拉盖尔多项式的零;双光子关联函数相对于发射器的数量表现出非常明显的奇偶效应，并且散射的结果相对于发射器的跃迁频率的波动是鲁棒的。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topologically protected flat zero-energy surface bands in non-centrosymmetric superconductors
节状非中心对称超导体（NCS）最近被证明是拓扑非平凡的。一个重要的结果是存在拓扑保护的平坦零能表面带，它们通过体边界对应关系与体能隙线节点的拓扑特征相关[Schnyder和Ryu，arXiv：1011.1438]。在本文中，我们研究这些零能量表面带使用准经典理论。我们确定了它们的谱，并根据能隙函数的符号变化导出了它们存在的一般条件。一个关键的实验签名的零能量表面带是一个零偏置峰的隧穿电导，这强烈依赖于表面取向。这可以用作拓扑上非平凡的NCS的指纹。
2011-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topologically protected charge transfer along the edge of a chiral $\textit{p}$-wave superconductor
沿着具有$p_x+ip_y$配对的拓扑超导体的边缘传播的马约拉纳费米子提供每eV电压偏置的$\frac{1}{2}\times e^2/h$的散粒噪声功率。我们计算了转移电荷的全计数统计，发现它在低温极限下变成三项式，不同于单模纳米线中的电荷- $e$转移或通过正常超导体界面的电荷- $2e$转移的二项式统计。所有偶阶电流涨落的量子化因子都有一个普遍的量子化值，对无序和退相干不敏感。这些电特征是实验上可获得的，因为它们在温度和电压下持续存在，与无辐射能量相比。
2015-10-18 cond-mat.mes-hall
Tunable and direction-dependent group velocities in topologically protected edge states
三十多年来，拓扑效应一直吸引着物理学家。其主要应用之一是电阻率的高精度测量。我们建议也利用空间分离的边缘状态。可以实现强方向依赖的群速度。它们还可以在数量级上进行调谐，以便能够实现鲁棒的延迟线和干扰设备。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topologically protected defect states in open photonic systems with non-hermitian charge-conjugation and parity-time symmetry
我们表明，拓扑保护的缺陷状态可以存在于开放（泄漏或有损）系统，即使这些系统是拓扑平凡的封闭限制。这些态出现在连续介质中，因此没有带隙，并且通过例外点（发生在具有广义时间反演对称性的开放波和量子系统中的光谱跃迁）或通过电荷共轭对称性引起的简并性（与Majorana零模的极点跃迁有关）产生。我们证明了这些发现的泄漏无源耦合谐振腔光波导与不对称的内部散射，所需的对称性（非厄米版本的时间反演对称性，手征性和电荷共轭）出现动态。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Landau Levels of Topologically-Protected Surface States Probed by Dual-Gated Quantum Capacitance
体绝缘三维拓扑绝缘体（3D TI）在垂直磁场中的离散朗道能级（LL）谱表征了其表面态的狄拉克性质。尽管许多研究证明了拓扑表面态的量子霍尔效应（QHE），但作为量子态研究的基本电子量的LL能量的定量评估仍然有限。在这项工作中，我们探索的状态密度的LL通过测量量子电容（CQ）在一个真正的大块绝缘三维TI通过范德华异质结构配置。通过施加双栅极电压，我们访问各个表面态的LL并提取它们的化学势来量化每个表面的LL间距。我们计算了3D TI中两个不同的QH态，即无耗散（ν= +/-1）和耗散（ν= 0）态下的LLS能量。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall
Interplay between topological protected valley and quantum Hall edge transport
在二维电子气中实现拓扑保护态的一种既定方法是通过施加垂直磁场，从而产生量子霍尔边缘通道。有趣的是，在静电间隙的双层石墨烯中，即使在没有磁场的情况下，拓扑保护的电子态也可以出现在自然发生的堆叠畴壁处。虽然这两种类型的拓扑保护状态都被单独研究过，但它们之间有趣的相互作用仍然知之甚少。在这里，我们专注于拓扑畴壁态和量子霍尔边缘输运的八重简并零朗道水平的高品质悬浮双层石墨烯之间的相互作用。我们发现，两端电导保持近似恒定的低磁场在整个不同的量子霍尔态，因为导电通道之间的畴壁和设备的边缘。然而，对于高磁场，我们观察到的证据，运输抑制在畴壁，这可以归因于出现的频谱迷你间隙。这表明堆叠畴壁确实潜在地不对应于序参量中的拓扑畴壁。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall
Topologically protected interface phonons in two-dimensional nanomaterials: hexagonal boron nitride and silicon carbide
我们进行了晶格动力学分析和分子动力学模拟，以证明存在的拓扑保护声子模式的二维，单层六方氮化硼片。拓扑声子模式被发现是本地化在一个平面内的界面，将系统分为两个区域的不同谷陈数。这种拓扑声子模式的色散跨越频率间隙[1123，1278] cm^{-1}，该频率间隙通过与量子谷霍尔效应的类比通过破坏原始单位晶胞中的硼和氮原子的反转对称性而打开。因此，具有该间隙内的频率的振动能量在拓扑上受到保护，导致波传播表现出最小的反向散射，对于诸如尖角的结构缺陷是鲁棒的，并且表现出优异的时间稳定性。我们的发现开辟了在二维纳米材料中实现拓扑声子和力学的可能性。
2018-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically protected heat pumping from braiding Majorana zero modes
马约拉纳零模是出现在超导体拓扑相边缘的非阿贝尔准粒子。它们存在的证据已经在工程超导纳米结构的传输测量中报道。在这份手稿中，我们确定了一个拓扑保护的动力学操纵的马约拉纳零模式通过连续运输测量过程中的操作签名。具体来说，我们表明，在一个两终端的几何形状，在低温和电压偏置的终端泵送的热量的特点是由一个普遍的价值。我们表明，这一功能是固有的存在马约拉纳零模式，并讨论其对温度，电压偏置和详细的耦合接触的鲁棒性。
2018-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selectable diffusion direction with topologically protected edge modes
Kyoto University（京都大学）
通过量子自旋霍尔效应在蜂窝状结构中，利用拓扑保护的边缘模式实现热扩散方向的可选择控制，并展示其对缺陷的鲁棒性。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of topologically protected helical edge modes in Kagome elastic plates
经典介质中拓扑保护波的研究为实现奇异特性提供了独特的机会，如单向声子输运，防止后向散射和免疫缺陷。与声学和电磁领域相反，由于剪切和纵向模式的存在以及它们在界面和自由表面处的模式转换，它们在弹性固体中的观察迄今为止是难以捉摸的。本文报道了弹性介质中拓扑保护螺旋边缘波的实验观测。所考虑的结构由一个弹性板图案根据一个Kagome架构与两个狄拉克锥钻通孔引起的意外简并。对称性的小心破坏耦合相应的弹性模式，其有效地模拟量子自旋霍尔效应中的自旋轨道耦合。结果揭示了所提出的平板波导的拓扑特性，并开辟了途径，为实际实现紧凑，无源和成本效益的弹性拓扑波导。
2017-11-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Topologically-Protected Qubits from a Possible Non-Abelian Fractional Quantum Hall State
在朗道能级填充分数$ν=5/2$下，Pfcannan态是观察到的量子化霍尔平台的一个有吸引力的候选者.这是特别有趣的，因为这种状态具有不寻常的拓扑性质，包括准粒子激发与非阿贝尔编织统计。为了确定$ν=5/2$态的性质，必须测量准粒子编织统计。在这里，我们提出了一个实验，它可以同时确定准粒子激发的编织统计，如果它们被证明是非阿贝尔的，产生一个拓扑保护的量子位，在其上通过准粒子编织执行逻辑非操作。使用在$ν=5/2$处测量的激发间隙，我们估计误差率为$10^{-30}$或更低。
2004-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bifurcations of edge states -- topologically protected and non-protected -- in continuous 2D honeycomb structures
本文总结和推广了作者在连续二维蜂窝结构中拓扑保护边态分岔的研究工作。我们考虑一族薛定谔哈密顿量，它由一个体蜂窝势和一个微扰边缘势组成。边缘势通过畴壁插入两个不同的周期结构之间。首先，我们回顾了我们最近的连续二维蜂窝结构的边缘状态的分叉理论。一维Dirac算子的零能量本征态是边缘态拓扑保护分岔的种子。我们对比这些保护分叉（更常见的）非保护分叉从谱带边缘，这是由一个有效的薛定谔算子的束缚态引起的。数值模拟蜂窝结构的不同对比度和“合理的边缘”（锯齿形，扶手椅和其他），支持以下情况：（a）对于低对比度，在一个符号条件下的一个独特的傅立叶系数的散装蜂窝潜力，存在拓扑保护的边缘状态局部横向锯齿形边缘。否则，对于一般的边缘，我们期望长寿命的{ \it边缘准模式}，其缓慢地将能量泄漏到体中。(b)对于任意有理边缘，在中等对比度中存在一个阈值（取决于边缘的选择），在该阈值以上存在拓扑保护的边缘状态。在扶手椅边缘的特殊情况下，有两族受保护的边缘态;对于每个平行的准动量（与平移不变性相关的量子数），都有沿着扶手椅边缘以相反方向传播的边缘态。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
Topologically protected Dirac plasmons in graphene
拓扑光学态具有独特的抗缺陷性和无损耗传输能力，是光子学应用的理想材料，其中一类强有力的拓扑光学态是基于光学响应的时间反演对称性破缺，但现有的拓扑光学态要么结构复杂、体积庞大，要么只能在微波波段工作。在这里，我们提出并提供了一个理论证明的原理演示高度受限的拓扑保护的光学状态，以实现在红外频率在一个简单的二维材料结构-周期性图案化的石墨烯单层受到磁场低于1特斯拉。在我们的石墨烯蜂窝状超晶格结构中，等离子体激元在超晶格结处表现出实质性的非互易行为，导致拓扑保护的边缘状态和由该材料的强磁光响应实现的局部体模的出现，这导致在中等静态磁场下已经发生时间反演对称性破缺。所提出的方法是简单和强大的实现拓扑非平凡的2D光学状态，不仅在石墨烯，而且在其他2D原子层，并可能铺平道路，实现快速，纳米级，缺陷免疫器件集成光子学应用。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic realization of topologically protected bound states in domain-wall waveguide arrays
针对一类受畴壁调制的连续周期介质结构，给出了二维麦克斯韦方程组的拓扑保护光子态的解析理论.我们进一步数值证实了该理论对三维结构的适用性。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
Tunable Topologically-protected Super- and Subradiant Boundary States in One-Dimensional Atomic Arrays
单光子超辐射和亚辐射对于量子存储和量子信息具有重要意义。我们研究了在具有可调相位的空间周期性磁场作用下的一维原子阵列，这为揭示具有合成维数的奇异二维拓扑现象提供了一个独特的物理方面。发现了一种与强长程相互作用的非厄米物理相联系的蝴蝶型非平凡能带结构。它导致对拓扑保护的边缘状态，表现出强大的超级或subradiance行为，本地化的边界处的原子阵列。这项工作开辟了一条途径，探索一个相互作用的量子光学平台与合成维度指向潜在的影响，量子传感以及超分辨率成像。
2019-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Evolution of the topologically protected surface states in superconductor $β$-Bi$_{2}$Pd from the three-dimensional to the two-dimensional limit
最近在非中心对称的$α$和中心对称的$β$ $_{2}$ Pd中发现了拓扑保护的表面态，重新引起了人们对Bi-Pd族超导体的兴趣。在这里，我们采用第一性原理计算研究的结构，电子和拓扑特征的$β$ -Bi $_{2}$ Pd，在散装和薄膜的各种厚度。我们发现范德华色散修正对于再现实验结构参数是重要的，而自旋-轨道相互作用对于正确描述拓扑电子态的出现是至关重要的。随着厚度的增加，在第9层和第11层的三重态中，Dirac-cone表面态和Rashba型表面态逐渐出现。
2017-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-topological-number magnetic skyrmions and topologically protected dissipative structure
拓扑数为1的磁skyrmion（$Q=1$）是具有Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用的非线性$σ$模型中一种著名的纳米涡旋自旋结构。在这里，我们表明，磁skyrmion与拓扑数为2（$Q=2$）可以创建和稳定的垂直自旋极化电流，但它不能作为一个静态稳定的激发存在。含$Q=2$的磁Skyrmion是一种非平衡动力学物体，它依赖于电流注入的能量与Gilbert阻尼的能量耗散之间的平衡。一旦它被创建，它就成为一个拓扑保护对象，免受包括注入电流本身在内的各种变量的波动。因此，我们可以称之为拓扑保护耗散结构。通过研究磁化强度分布、拓扑电荷密度和能量密度的演化，阐明了含$Q=2$的磁skyrmion的成核和破坏机制.我们的结果对于研究具有更高拓扑数的磁skyrmions的非平凡拓扑是有用的。
2016-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Symmetry Protected and Topologically Protected Crossed Andreev Reflection
交叉Andreev反射（CAR）被用来研究拓扑超导体中Majorana准粒子的非定域性。我们建议在这里研究的CAR在多带一维（1D）拓扑超导体，可能会或可能不会有手征对称性，并显示如何CAR可以应用于识别Majorana模式在这样的系统。特别地，对于具有近似手征对称性的多带一维拓扑超导体，多个Majorana和低能Andreev束缚模都可以驱动近零偏置CAR，这被证明受到手征对称性的保护，并且对非磁无序散射是稳定的.对称保护CAR的出现使得从低能Andreev束缚态中识别出奇异的Majorana费米子变得困难。有趣的是，破坏手征对称性的磁无序可以完全消除低能Andreev束缚态的非定域性，而不影响Majorana模，导致拓扑保护的CAR，它完全由Marjorana模贡献.考虑了半导体纳米线和$s$波超导体顶部Fe链的实验相关系统。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall 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
Valley and pseudospin-valley topologically protected edge states in symmetric pillared phononic crystals
提出了一种对称的双面柱撑声子晶体（PPnCs），它可以通过施加不同的几何微扰来模拟量子自旋霍尔效应（QSHE）和量子谷霍尔效应（QVHE）.事实上，狄拉克锥可以发生在低（深亚波长）和高频率制度，通过明智地转动参数的附加柱，甚至可以实现双狄拉克锥。我们实现了谷保护，赝自旋保护或赝自旋谷耦合的边缘状态与建议的平台。此外，在模拟QVHE时，我们还展示了谷偏振边缘态在锯齿形终端处的各种折射现象（正折射、负折射和倏逝折射）。进一步，我们说明了谷依赖的特征的赝自旋谷耦合的边缘状态，并证明了基于谷分裂的赝自旋保护的边缘状态在Y结波导。
2019-05-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Topologically protected, correlated end spin formation in carbon nanotubes
对于大多数手性，半导体纳米管显示拓扑保护的多个简并的最终状态。我们使用基于密度矩阵重整化群的量子化学工具证明了库仑相互作用的存在诱导了强端自旋的形成。这些是石墨烯纳米带中出现的铁磁边缘状态的密切类似物。两端之间的相互作用对纳米管的长度、其介电常数以及末端自旋的大小敏感：对于$S=1/2$末端自旋，它们的相互作用是反铁磁的，而对于$S>1/2$，随着纳米管长度的增加，它从反铁磁变为铁磁。末端自旋之间的相互作用可以通过改变环境的介电常数来控制，从而为双自旋量子操纵提供了可能的平台。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topologically Protected Quantum Coherence in a Superatom
探索拓扑量子态的性质和应用对于更好地理解拓扑物质是必不可少的。在这里，我们从理论上研究了准一维拓扑原子阵列。在低能区，原子阵列等价于拓扑超原子。在腔中驱动超原子，研究了光场与拓扑量子态的相互作用。我们发现边缘态具有拓扑保护的量子相干性，这种相干性可以从光子的透射率来表征。这种量子相干性帮助我们发现了超辐射-亚辐射跃迁，并研究了它的有限尺寸标度行为。超辐射-亚辐射跃迁也存在于破缺系统中。更重要的是，它表明，量子相干性的亚辐射边缘态是鲁棒的随机噪声，允许超原子作为一个拓扑保护的量子存储器。我们建议一个相关的实验与三维电路QED。我们的研究可能在基于拓扑边态的量子计算和量子光学中有应用。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Corner states are not topologically protected
最近，人们对二维和三维系统中所谓的拓扑保护角态产生了浓厚的兴趣。这种系统被认为是高阶拓扑绝缘体。Wannier中心被用来作为拓扑不变量来描述体系统。角态的存在被认为是体能带拓扑非平凡性的反映。我们证明了Wannier中心不是拓扑不变量，它们依赖于晶胞的选择。相同的体元系统可以被认为是拓扑的和平凡的，具有两种同样可能的类型的晶胞。我们发现角态的存在只反映了同一体系统对边界的不同选择。如果我们选择一个与原来的边界具有相同对称性的不同边界，角态在所谓的拓扑态中消失。另一方面，在所谓的平凡状态中可以实现同样鲁棒的角状态。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
