Hopf Insulators and Their Topologically Protected Surface States
三维（3D）拓扑绝缘体通常需要通过某些类型的对称性而不是假定的$U(1)$电荷守恒来保护。一个特殊的例外是霍普夫绝缘体，它是由整数霍普夫指数表征的3D拓扑绝缘体。为了证明Hopf绝缘体的存在性和物理相关性，我们构造了一类紧束缚模型哈密顿量，它实现了所有具有任意整数Hopf指数的Hopf绝缘体.这些霍普夫绝缘体相位拓扑保护的表面状态，我们数值证明了这些拓扑保护状态下的鲁棒性一般随机扰动没有任何对称性以外的$U(1)$电荷守恒是隐含在所有种类的拓扑绝缘体。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall
Topologically protected photovoltaics in Bi nanoribbons
本文提出利用二维拓扑绝缘体（如Bi(111)单层纳米带）表面态的非辐射衰减通道，在光照下产生拓扑保护的边缘电荷积累和边缘电流，为提升光伏效率提供新思路。
2024-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical and charge transfer properties of topologically protected states in hybrid bismuthene layers
利用第一性原理计算研究了铋（铋烯）吸附-COOH后的电子和介电性质。我们证明了Bi-COOH杂化结构是一个边缘Dirac态受保护的二维拓扑绝缘体。吸附过程中的-COOH诱导一个平面的配置，以最初的原始屈曲铋。我们认为这些平面结构的稳定性主要来源于-COOH有机基团的吸附引起的应变，但它也与配体-配体相互作用有关。使用电荷密度分析，我们表明，这种有机基团的作用不仅是稳定层，但也使其功能化，这是非常重要的未来应用，如传感，生物分子固定化，以及在电子自旋电子学，甚至光学器件，由于其大的带隙。最后，我们证明，许多机构的修正是至关重要的，以获得更好的描述这些系统的电子和介电性质。
2019-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-orbit coupling induced Weyl points and topologically protected Kondo effect in a two-electron double quantum dot
近年来，凝聚态系统的拓扑学方面的研究活动激增。拓扑非平凡相的物质通常伴随着受保护的表面状态或奇异的简并激发，如马约拉纳终态或Haldegan的局域自旋。然而，拓扑保护的简并也可以大量出现。Weyl半金属提供了一个有趣的例子，即使在没有相互作用的情况下，拓扑保护的电子带简并和奇异的表面态也会出现。在这里，我们从实验和理论上证明，外尔简并自然出现在一个相互作用的量子点系统，外部磁场的特定值。这些磁性外尔点对于大多数量子点器件中不可否认地存在的自旋轨道耦合是鲁棒的。我们的输运实验通过InAs双点装置放置在磁场中揭示了一对外尔点的存在下，表现出强大的基态简并和相应的保护近藤效应。
2018-04-17 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
Elastic higher-order topological insulator with topologically protected corner states
拓扑无隙边缘态的特征在于体能带的拓扑不变量和Berry相位，提供了惊人的技术来鲁棒地控制电子、光子和声子的无反射传播。最近，一个新的家庭的拓扑相，支配的体积极化，已被观察到，导致发现的高阶拓扑绝缘体（HOTI）。到目前为止，HOTI只在离散的力学和电磁系统以及具有量子化四极极化的电路中得到了证明。在这里，我们实现了一个二维（2D）连续弹性系统的能带可以很好地描述的高阶拓扑状态。我们在实验中观察到了带隙的一维边缘态、带隙的零维角态和拓扑保护的零维角态。与平凡的角落模式相比，拓扑的，免疫缺陷，是强大的本地化在钝角，但不是锐角的角落。拓扑形状相关的角点状态为设计拓扑保护但可重构的0维局部本征模开辟了一条新的途径，并为弹性能在2维体模、1维边模和0维角点模之间的拓扑变换提供了一个良好的平台.
2018-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topologically-protected metallic states induced by a one-dimensional extended defect in a 2D topological insulator
我们报告的从头计算表明，一个单一的一维扩展缺陷可以产生拓扑保护的金属态的大部分二维拓扑绝缘体。我们发现，一个狭窄的扩展缺陷组成的周期性单元组成的一个六角环和两个五边形环嵌入在一个铋双层的六边形块引入两对一维狄拉克费米子态的自旋动量锁定相反。虽然这两个狄拉克对是本地化沿扩展缺陷的核心，他们的相互作用被屏蔽，由于平凡的拓扑性质的扩展缺陷。
2016-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
"Wormhole" geometry for entrapping topologically-protected qubits in non-Abelian quantum Hall states and probing them with voltage and noise measurements
我们研究了一种由单点接触收缩所定义的隧穿几何结构，该结构使位于量子霍尔液体同一边缘的两个点紧密相邻，缩短了沿正常手性边缘路径的空间分离点之间的行程。这种"虫洞“状几何结构允许在边缘路径和隧道结之间捕获大量准粒子，如果准粒子具有非阿贝尔统计，则可能实现拓扑保护的量子比特。我们展示了如何沿边缘的噪声或简单的电压测量可以探测被困准粒子的非阿贝尔性质。
2006-03-06 cond-mat.mes-hall
Topologically protected gap states and resonances in gated trilayer graphene
门控三层石墨烯在其最稳定的ABC堆叠中表现出能隙。在这里，我们表明，当堆叠顺序从ABC到CBA的变化，三个无隙状态出现在每个谷。这些态是拓扑保护的，它们的数目与谷陈数在堆叠边界上的变化有关。堆叠变化是通过在顶层和底层中的剥离或脱层来实现的，这同时在相邻层对中（在双层中）产生两个AB/BA堆叠畴壁。这又导致对于某些栅极电压，两对拓扑共振另外出现在传导带和价带连续带中。
2020-05-23 cond-mat.mes-hall
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
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
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
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
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
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 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
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
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 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 surface states in a centrosymmetric superconductor beta-PdBi2
固体中电子的拓扑学方面出现在现实的物质中，如拓扑绝缘体所代表的。它们有望表现出各种新的磁电现象，特别是具有超导性的超导体被强烈期望作为拓扑超导体（TSC）的候选者。可能的TSC材料大多是通过在拓扑绝缘体中引入载流子来开发的，然而，那些表现出无不均匀性的无可争议的超导性的材料非常少。在这里，我们报告的拓扑保护的表面状态的观察中心对称层状超导体，β-PdBi 2，利用自旋和角度分辨的光电子能谱。除了体带，几个表面带，其中一些交叉费米能级，清楚地观察到对称允许的面内自旋极化。这些表面状态被精确地评估为拓扑的，基于类似于3维强拓扑绝缘体的Z2不变量分析。β-PdBi 2可以提供在没有任何载流子掺杂或施加压力的情况下实现的TSC，即固体阶段，以研究超导冷凝物中的拓扑方面。
2015-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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 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 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
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 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
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
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
Majorana Zero Modes Protected by Hopf Invariant in Topologically Trivial Superconductors
马约拉纳零模通常归因于拓扑超导体。我们研究了一类二维拓扑平凡的超导体没有手征边缘模式，但主机强大的马约拉纳零模式的拓扑缺陷。这个最小的单带模型的建设是由霍普夫映射和霍普夫不变量。这项工作将刺激调查的Majorana零模式的超导体在拓扑平凡的制度。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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 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
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
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
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
Topologically Protected States in One-Dimensional Systems
我们研究了一类周期薛定谔算子，在特殊情况下，可以证明其具有线性带交叉或“狄拉克点”。然后，我们表明，引入的“边缘”，通过绝热调制这些周期性的电位域壁，结果在空间局部化的“边缘状态”的分叉。这些束缚态与渐近一维狄拉克算子的拓扑保护零能量模式相关联。我们的模型捕捉到许多方面的现象的拓扑保护的边缘状态的二维块状结构，如蜂窝结构的石墨烯。对于一类具有相位缺陷的光子波导，我们构造的态可以实现为高度鲁棒的TM电磁模式。
2015-04-08 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
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
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
Unconventional spin texture of a topologically nontrivial semimetal Sb(110)
锑的表面的特征在于存在的自旋分裂状态内的投影体带隙和费米轮廓，因此预计将表现出自旋纹理。用自旋分辨的密度泛函理论计算了Sb（110）表面能带的自旋极化。非常规自旋织构的存在被证实的电子散射在这个表面上的调查。通过扫描隧道显微镜成像的单个散射杂质周围形成的电荷干涉图案揭示了直接背散射信号的存在。我们确定了允许的散射矢量和分析其偏差的演变关系的表面状态色散。
2012-09-25 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
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
Topologically protected excitons in porphyrin thin films
有机材料中激子输运的控制对于开发高效的光捕获系统具有根本的重要性。这种输运很容易被无序能量景观中的陷阱所破坏。在这里，我们提出并分析了一个系统，支持拓扑Frenkel激子边缘状态。这些手性Frenkel激子的反向散射被对称性所禁止，确保了这样的系统的输运性质对无序是鲁棒的。为了实现我们的想法，我们提出了一个二维的周期性阵列的倾斜卟啉与均匀磁场相互作用。该场用于打破时间反演对称性，并导致模拟电子获得的Aharonov-Bohm相位的晶格通量。我们的建议是实现分子聚集体中物质的拓扑相的第一个蓝图，并提出了一个工程新型激子材料的范例。
2014-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
High-resolution tunneling spin transport characteristics of topologically distinct magnetic skyrmionic textures from theoretical calculations
在自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）的框架下，采用3D-WKB标量电荷和矢量自旋输运理论，研究了拓扑结构不同的实空间磁性Skyrmionic织构的高分辨率隧穿电子自旋输运性质（纵向自旋流（LSC）和自旋转移矩（STT）图）.在我们的理论研究中，我们考虑了（Pt $_{0.95}$ Ir $_{0.05}$）/Fe/Pd（111）双磁性薄膜中具有不同拓扑电荷（$Q=-3,-2,-1,0,1,2$）的亚稳Skyrmionic自旋结构.使用面外磁化SP-STM尖端，发现作用于磁纹理自旋的LSC矢量和所有STT矢量分量的映射表现出与skyrmionic对象相同的拓扑结构。相比之下，平面内磁化尖端通常不会导致自旋输运矢量图，其在拓扑上等同于底层自旋结构，除了在样品和尖端的自旋极化之间的特定关系处作用于skyrmionic纹理的自旋的LSC矢量。自旋输运矢量的大小表现出密切的关系，无论skyrmionic拓扑结构的电荷电流SP-STM图像。此外，我们发现，STT的效率（扭矩/电流比）作用于自旋的skyrmions可以达到大的值高达$\sim$ 25 meV/ $μ$ A（$\sim$ 0.97 $h/e$）以上的边缘的磁性物体，但它显着变化之间的大和小的值取决于SP-STM尖端以上的拓扑自旋纹理的横向位置。一个简单的表达式的STT效率的介绍，以解释其变化。我们计算的自旋输运矢量可用于研究自…
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
