Eigenvalue crossings in Floquet topological systems
晶格上的电子的拓扑结构受到周期性的驱动被捕获的三维缠绕数的传播，描述了一个周期内的时间演化。这个指数捕获了这样一个酉映射的同伦类。在本文中，我们根据与三维流形上的这种映射的本征值交叉相关的局部数据来解释这个缠绕数，基于Nathan和Ruffins的想法，New Journal of Physics，17（12）125014，2015。我们表明，同伦，交叉点是一个有限的点集和非退化。每个交叉携带一个局部陈数，这些局部指数之和与缠绕数一致。然后，我们将这一结果扩展到完全退化的交叉和扩展子流形连接模型的物理文献。最后，我们分类同伦的Floquet酉映射，定义在流形上的边界，使用以前的地方指数。这些结果依赖于特殊酉群的滤除以及其上基格的局部数据。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Gauging anomalous unitary operators
物质的静态体拓扑相的边界理论在某种意义上是困难的，因为它们不能作为孤立系独立实现。障碍可以通过量子异常来量化/表征，特别是当存在全局对称性时。类似地，拓扑Floquet演化可以在它们的边界上实现阻塞酉算子。在本文中，我们讨论了这种障碍的特征，通过使用量子异常。作为一个特殊的例子，我们讨论时间反演对称边界酉算子在一个和两个空间维度，出现异常，因为我们衡量所谓的库博-马丁-施温格（KMS）对称性。我们还讨论了粒子数守恒的U（1）对称性和离散对称性（如C和CP）之间的混合反常，这些奇异性可以在偶数维拓扑Floquet系统的边界上实现.
2020-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Generation of non-equilibrium spin-motive force at the surface of a topological insulator induced by current-driven domain wall motion in the magnetic substrate
本文将幺正变换方法推广至含自旋-动量耦合的系统，克服其在 Hamiltonian 含自旋相关耦合时的适用限制，并解析计算了拓扑绝缘体表面的自旋动力力。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall
Loop unitary and phase band topological invariant in generic multi-band Chern insulators
School of Physics, Henan Normal University（河南师范大学物理学院）；School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与微电子科学学院）
研究多带陈绝缘体中环单元和相带拓扑不变量的通用性，通过相变动力学推导出陈数差值，并提出基于相和投影算符的泛化表达式。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall hep-lat
Non-chiral non-Bloch invariants and topological phase diagram in non-unitary quantum dynamics without chiral symmetry
通过引入非手性非布洛赫不变量，在单光子离散时间非幺正量子行走中理论预测并实验确定了无手性对称一维非厄米系统的拓扑相图，为研究拓扑、对称性与非厄米性的相互作用提供了有用平台。
2024-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Z2-topology in nonsymmorphic crystalline insulators: Mobius twist in surface states
人们已经知道，在非相互作用系统中实现Z2拓扑相需要反幺正对称性，如时间反演或电荷共轭。拓扑绝缘体和超导纳米线是这种Z2拓扑物质的代表性示例。在这里，我们报告的第一个已知的Z2拓扑相保护的唯一酉对称性。我们表明，非对称空间群对称性的存在下，打开了一个可能性，实现Z2拓扑相位，而无需假设任何反酉对称。在不同的维度上构造Z2拓扑相，这些维度通过Hamilton映射相互紧密联系。在二维和三维中，Z2相具有与非对称空间群对称性一致的表面，因此它们支持拓扑无隙表面态。值得注意的是，表面态具有独特的能量色散与莫比乌斯扭曲，这确定了Z2阶段的实验。我们还提供了K理论中的相关结构。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall
Non-unitary time dynamics of topological modes in open planar quantum systems
本文利用Lindblad方程研究开放量子系统中拓扑模式在拓扑相变过程中的非幺正时间动力学，揭示了系统-环境耦合对模式生存概率和拓扑模式凝聚概率的调控规律。
2025-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Observation of non-Hermitian topology with non-unitary dynamics of solid-state spins
非厄米拓扑相位表现出一些没有厄米对应物的奇异特征，包括趋肤效应和传统体边界对应的崩溃。在这里，我们实现了非厄米的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）哈密顿量，这是一个原型模型，用于研究非厄米拓扑相位，与固态量子模拟器组成的电子自旋和$^{13}$ C核自旋的氮空位（NV）中心的钻石。通过伸缩方法，我们实现了电子自旋的非幺正动力学，并在动量空间中映射出了电子自旋的纹理，由此可以直接得到相应的拓扑不变量.我们的结果为进一步利用固态自旋或其他量子模拟平台开发和理解非厄米拓扑相的有趣性质铺平了道路。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Dual Symmetry Classification of Non-Hermitian Systems and $\mathbb{Z}_2$ Point-Gap Topology of a Non-Unitary Quantum Walk
本文提出非厄米系统的对偶对称性分类方法，即无论是否涉及Floquet拓扑相，都可用哈密顿量或时间演化算符的对称关系进行分类，并通过引入具有$\mathbb{Z}_2$点隙拓扑相的新型非幺正量子行走验证了该方法的有效性。
2024-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Towards Universal Topological Quantum Computation in the $ν=5/2$ Fractional Quantum Hall State
可以描述在朗道能级填充分数$ν= 5/2$处观察到的量化霍尔平台的Pfronan状态可以支持具有极低错误率的拓扑保护的量子位。编织操作还允许完美地实现这些量子位的某些酉变换。然而，在普费曼态的情况下，这组幺正运算对于通用量子计算来说并不足够（即在幺正群中不是稠密的）。如果还使用了一些拓扑上不受保护的操作，那么Pfweian态支持通用量子计算，尽管有些操作需要纠错。另一方面，如果可以实现某些拓扑改变操作，那么完全拓扑保护的通用量子计算是可能的。为了实现这一点，它是必要的，以测量准粒子的轨迹包围其他运动轨迹在一个时间依赖的霍尔液滴几何形状之间的干扰。
2005-12-05 cond-mat.mes-hall
Experimental Realization of Anti-Unitary Wave-Chaotic Photonic Topological Insulator Graphs Showing Kramers Degeneracy and Symplectic Ensemble Statistics
本文实验实现了反幺正波混沌光子拓扑绝缘体图，利用量子谷/自旋霍尔界面模式构建GSE系综，验证了克莱默简并和辛系综统计特性。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Floquet higher-order topological insulators and superconductors with space-time symmetries
Floquet高阶拓扑绝缘体和超导体（HOTI/SC）具有二阶时空对称性或反对称性的分类。这是通过考虑酉回路来实现的，酉回路的非平凡拓扑导致了反常的Floquet拓扑相位，服从时空对称/反对称。通过将这些幺正环映射到具有二阶晶体对称/反对称的静态哈密顿算子上，可以得到幺正环的$K$群，从而完成Floquet HOTI/SC的分类.有趣的是，我们发现，对于每一个涉及半周期时间平移的二阶非平凡时空对称/反对称，都存在唯一的二阶静态晶体对称/反对称，使得这两种对称/反对称产生相同的拓扑分类。此外，通过利用频域制定的Floquet问题，一般的配方，构建模型哈密顿的Floquet HOTI/SC，它可以用来理解的分类Floquet HOTI/SC从直观和互补的角度。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unitary Symmetry-Protected Non-Abelian Statistics of Majorana Modes
对称性保护拓扑超导体（TSC）在其边缘或涡核处可以存在多个马约拉纳零模（MZM），而此类系统中的马约拉纳编织是否是非阿贝尔的仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们发现在理论上的酉保序非阿贝尔矩阵的MZM，并提出了实验实现。我们发现，编织两个漩涡，每个主机$N$单一的保护MZM一般减少到$N$独立的部门，每个部门编织两个不同的马约拉纳模式。这使得酉保护的非阿贝尔统计。作为一个具体的例子，我们证明了所提出的非阿贝尔统计的自旋三重态TSC主机两个MZM在每个漩涡，有趣的是，可以精确地映射到一个量子反常霍尔绝缘体。从而在后一个绝缘阶段验证了幺正态保护的非阿贝尔统计，并研究了其在实现各种拓扑量子门中的应用。最后，我们提出了一个新的实验方案，以实现目前的研究在光学拉曼晶格。我们的工作为基于Majorana的拓扑量子计算开辟了一条新的途径。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Bulk-edge correspondence and stability of multiple edge states of a $\mathcal{PT}$ symmetric non-Hermitian system by using non-unitary quantum walks
通过构造一维保持$\mathcal{PT}$对称性的非幺正三步量子行走，研究了宇称和时间反演$(\mathcal{PT})$对称非厄米开放量子系统的拓扑相位和多重边态.我们表明，非幺正量子行走具有大的拓扑数的$\mathbb{Z}$拓扑相位和数值确认，多个边缘状态出现预期的散装边缘对应。因此，在这种情况下，块-边缘对应关系是有效的。此外，我们还研究了多重边缘态对破缺微扰的稳定性，使得拓扑相位从$\mathbb{Z}$降为$\mathbb{Z}_2$。在这种情况下，我们发现，边缘状态的数量不会成为一个，除非一对边缘状态合并在一个例外点。因此，这是非厄米系统中体-边对应的一种新的破坏。对于具有多个边态和反线性对称性的非厄米系统，边态延长对抗破缺微扰的机制是唯一的。实验验证，我们提出了一个程序来确定多个边缘状态的概率分布的时间演化的数量。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological classification of time-asymmetry in unitary quantum processes
理解哪些物理过程是关于时间反演对称的是物理学中普遍存在的问题。在量子物理学中，有效规范场允许在强磁场下模拟物质，实现了哈珀-霍夫施塔特模型，证明了单向波导和拓扑保护的边缘状态。这些发现的核心是由时间对称性破缺引起的手征性。在量子行走算法中，最近的工作发现了时间反演对称性破缺对量子态传输的影响，这使得许多新的实验实现成为可能。我们提供了一个完整的拓扑分类的哈密顿算子打破时间反演对称性的诱导跃迁概率之间的元素在一个优选的网站的基础。我们证明了，一个量子过程是必要的时间对称的任何时间无关的哈密顿量的选择时，基本的支持图是二分的或没有Aharonov-Bohm相位存在于规范场。我们进一步证明了某些二部图具有转移概率抑制，但不破坏时间反演对称性。此外，我们的发展的一般框架特征的组合图上的规范潜力。这些结果和技术填补了理解这种无所不在的效应在量子信息和计算中的作用的重要空白。
2020-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of non-Hermitian bulk-boundary correspondence in non-chiral non-unitary quantum dynamics of single photons
研究手性对称性破缺下非厄米系统体边对应的重构问题，通过单光子离散时间非手性非幺正量子行走实验，构建畴壁构型观察到拓扑边缘模，确立非厄米体边对应的一般原理。
2025-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Mixed state topological order parameters for symmetry protected fermion matter
本文构造了一种适用于纯态及平衡或非平衡混合态的可观测量拓扑序参数，利用幺正探测算符的相位与谱非对称性识别自由费米子拓扑相，并通过连续模型解析和晶格数值验证。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Sputtering induced re-emergence of the topological surface state in Bi$_2$Se$_3$
我们研究了由氖溅射和氘吸附物引起的Bi $_2$ Se $_3$在强度大于体隙的无序下表面态的命运。我们发现，氖溅射引入了强大的，但稀释的缺陷，这可以模拟由一个单一的杂质分布，而吸附物，如水蒸气或一氧化碳，是最好的描述高斯无序。值得注意的是，这两种无序类型对表面状态有着截然不同的影响。我们的软X射线ARPES测量结合数值模拟表明，单一的表面无序推动狄拉克状态向内五重层，埋在绝缘表面层。因此，表面谱函数变得较弱，但保留其准粒子峰。这与高斯无序相反，高斯无序完全模糊了准粒子峰。在Bi $_2$ Se $_3$的表面，高斯无序的影响可以通过使用氖溅射去除表面吸附物来减少，然而，这引入了么正散射体。由于幺正无序的影响比高斯无序弱，因此狄拉克表面态的ARPES信号在溅射时变得更尖锐。
2015-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Floquet chiral magnetic effect
一个单一的Weyl费米子，这是禁止在静态晶格系统的Nielsen-Ninomiya定理，被证明是实现在一个周期性驱动的三维晶格系统与拓扑非平凡的Floquet幺正算子，体现手征磁效应。我们给出了Floquet么正算符在Altland-Zirnbauer对称类中的拓扑分类，并利用它预言了拓扑绝缘体和超导体的所有无带隙表面态都能出现在Floquet系统的体准能谱中.
2019-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Random spin-orbit gates in the system of a Topological insulator and a Quantum dot
研究了拓扑绝缘体与量子点系统中自旋相关的散射过程。幺正散射过程被看作是应用于两个电子的初始状态的门变换。由于杂质和合金引起的带参数的影响所施加的随机性，实现了随机幺正门的形式主义。为了量化系统中的纠缠，我们研究了纠缠度和系综平均Rényi熵。我们发现，外加磁场会在远大于禁闭长度的距离上产生长程纠缠。我们发现，巡游电子的拓扑特征维持了强大的长距离纠缠的形成，即使在存在强无序的情况下也能生存。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological Quantum Walk with Discrete Time-Glide Symmetry
本文将量子行走的幺正演化步表述为离散时空对称性，研究手性与时间滑移对称保护的拓扑相，并通过二维模型揭示不同于传统 Floquet 系统的分类及反常边缘态。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum information transfer between topological and spin qubit systems
我们提出了一种在拓扑量子比特和常规自旋量子比特之间相干传输量子信息并产生纠缠的方法。我们的建议是利用门控技术在相邻拓扑超导体中的量子点和边缘Majorana模式之间转移一个电子（自旋量子比特）。由于Majorana模的自旋极化，电子转移将自旋叠加态转化为Majorana系统的叠加态，反之亦然。此外，我们还展示了如何利用拓扑超导体来促进空间分离的自旋量子比特之间的长距离量子信息传输和纠缠。
2011-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
