Flat bands in condensed-matter systems -- perspective for magnetism and superconductivity
University of Tokyo（东京大学）
本文探讨了二维材料系统中平面带对磁性和超导性的影响，揭示了非正交化布里渊区引发的量子力学机制及多体相互作用下的独特现象。
2025-10-15 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A Sum Rule for Thermal Conductivity and Dynamical Thermal Transport Coefficients in Condensed Matter -I
我们展示了一个有趣的总和规则的动态热导率的许多标准模型的凝聚态物质的热算子的期望。我们提出了几个模型系统的当前利益，这使得评估的总和规则和洛伦兹数，热电品质因数以及在高频率下的热功率的热运营商。作为一个副产品，我们提出了精确的公式为T=0的化学势$μ(0)$的带电多体系统，包括哈伯德模型，在广泛的运营商的期望值。简单的估计提供了一个无限相关的带模型的三角晶格上的热电势，模拟的物理学的钠钴氧化物系统。目前的结果超出了Heikes Mott的热电势公式，并且包含对晶格拓扑结构以及跳跃符号敏感的额外输运修正。
2006-06-09 cond-mat.other cond-mat.str-el
Momentum space topology and quantum phase transitions
许多量子凝聚态系统，可能还有我们宇宙的量子真空，都是强关联和强相互作用的费米子系统，不能用微扰论来处理。然而，在低能量中出现的物理学不依赖于系统的复杂细节，并且相对简单。它是由费米子谱中的节点决定的，这些节点受到动量空间中拓扑结构的保护（在某些情况下，结合真空对称性）。在这里，我们用量子相变的例子来说明这种普遍性，这种相变可以发生在动量空间中具有相同对称性但具有不同拓扑结构的真空之间。讨论了不同动量-空间拓扑结构的完全能隙态之间的量子相变。
2006-01-07 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-ph
Moiré heterostructures as a condensed matter quantum simulator
扭曲的范德华异质结构最近因其许多显着的实验性质而受到关注，并有望在实验室中实现难以捉摸的物质状态。我们建议，这些系统可以，事实上，被用作一个强大的量子模拟平台，使强相关的物理和拓扑结构的量子材料的研究。使这些材料成为多功能工具箱的特征之一是通过容易获得的外部参数（如门控、应变、填充和扭曲角）来调节它们的性质;实现和控制与凝聚态物理领域相关的大量基本多体量子模型的可行性;最后，实验读出协议的可用性，直接映射其丰富的相图平衡和平衡外。这种通用框架使得以模块化方式稳健地实现和功能化物质的新阶段成为可能，从而拓宽了可访问物理学的前景，并为未来的技术应用带来了希望。
2021-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Kapitza-Dirac interference of Higgs waves in superconductors
该研究提出利用结构化光控制超导体中希格斯模和涡旋动力学的新框架，发现超导体中卡皮查-狄拉克效应的类似现象，架起量子光学与凝聚态物理的桥梁，为探测非平衡超导性提供新途径。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Polarons in condensed matter
极化子是复合准粒子，包括电子载流子以及它们在周围凝聚态物质中引起的变化。当电子载流子成为自陷时，强耦合极化子形成：束缚在载流子存在所稳定的势阱内。不同的是，激发这些结合载流子产生宽吸收带。强耦合极化子速度慢且质量大，因为移动它们需要原子运动。它们的输运性质不同于传统的电子载流子。大（强耦合）极化子相干移动，迁移率随温度升高而下降。这些质量巨大的准粒子被声子的散射非常微弱，产生的室温迁移率比传统电子载流子所允许的要低得多。此外，与大极化子弱散射相关联的长散射时间将其主要ac（Drude）输运降级到声子频率以下。小的（强耦合）极化子以甚至更低的热辅助迁移率非相干地移动。引人注目的是，磁场经常使小极化子以与传统载流子相反的方向偏转，从而产生符号错误的霍尔效应。在特殊情况下，载流子成对自陷，从而形成大小双极化子。一些输运特征将它们与极化子区分开来。载流子诱导的原子位移模式之间的干涉产生带相同电荷的极化子之间的吸引相互作用和带相反电荷的极化子之间的短程排斥相互作用。
2022-05-05 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Detecting band inversions by measuring the environment: fingerprints of electronic band topology in bulk phonon linewidths
物质的拓扑相和耗散浴之间的相互作用构成了一个新兴的研究课题，与凝聚态，光子晶体，冷原子气体和量子信息有关。虽然最近的研究表明，耗散浴可以诱导拓扑相在本质上平凡的量子材料，拓扑不变量的耗散浴的反作用被忽视。通过探索这种反作用耦合到声子的中心对称狄拉克绝缘体，我们表明，体光学声子的线宽可以包含通用的功能，揭示了电子结构的拓扑结构。这个结果是第一个已知的例子，其中开放量子系统的拓扑相位可以通过测量周围环境的体属性来检测。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Aspects of Symmetry, Topology and Anomalies in Quantum Matter
本论文从凝聚态和高能理论两个方面研究了纠缠态下量子物质的对称性、拓扑性和反常性。我们的研究重点是带隙多体量子系统，包括对称性保护的拓扑态和拓扑有序态。第1章导论.第2章.几何相位，波函数重叠，时空路径积分和拓扑不变量。第3章对称的方面。第4章. Topology的特点。第5章.异常的方面。第6章量子统计与时空手术第7章.结论：结语和涌现还原论的新观点。（论文指导老师：温晓刚教授）
2016-02-17 cond-mat.str-el hep-th math-ph
Interference-caged quantum many-body scars: the Fock space topological localization and interference zeros
本文提出干涉囚禁量子多体疤痕机制，利用Fock空间图上的相消干涉与图自同构实现拓扑局域化，并通过图论搜索算法在一维和二维模型中验证其有效性。
2025-04-10 cond-mat.other cond-mat.str-el
Topological superconductivity on the honeycomb lattice: Effect of normal state topology
拓扑超导体的研究是凝聚态物质和材料研究中最紧迫和最具挑战性的问题之一。尽管一些早期的建议，掺杂拓扑绝缘体可能是一个成功的配方，以找到拓扑超导体，直到今天还没有普遍的理解的关系的拓扑结构的超导体和其潜在的正常状态系统的拓扑结构。其中一个主要的障碍是在哈伯德模型框架内费米面的强烈影响及其随后的配对趋势，通常阻止了不同拓扑超导系统之间的详细比较。在这里，我们提出了一个掺杂绝缘体的分析-拓扑和平凡-占主导地位的费米表面效应已被均衡。我们的方法使我们能够研究和比较不同的正常状态系统的超导不稳定性，并提出严格的结果的正常状态系统的拓扑结构的影响。
2022-03-19 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum Hall Effect in a Weyl-Hubbard Model: Interplay between Topology and Correlation
本研究基于Weyl-Hubbard模型，利用Gutzwiller投影波函数方法，发现在外部磁场和Coulomb相互作用下系统经历多次拓扑相变，包括两个具有不同Weyl节点对数的Weyl相和一个平庸窄带绝缘体，并通过Kubo响应理论提供了量子霍尔电导率的实验特征。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Unsupervised machine learning and band topology
拓扑能带结构的研究是凝聚态物理及其他领域的一个活跃的研究领域。在这里，我们将这一领域的最新进展与机器学习的发展结合起来，这是另一个新兴的感兴趣的话题。具体来说，我们引入了一种无监督的机器学习方法，该方法搜索和检索Hamilton之间的绝热变形路径，从而根据它们的拓扑特性对它们进行聚类。该算法是通用的，因为它不依赖于一个特定的参数化的哈密顿量，是很容易适用于任何对称类。我们证明了这种方法使用几种不同的模型在一个和两个空间维度和不同的对称性类和不结晶对称性。因此，它也示出了如何平凡和拓扑相可以诊断后，与一般指定的一组平凡的原子绝缘体。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.comp-ph
Controlling Knot Topology in Magnetic Hopfions via Spin-orbit Torque
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所凝聚体物质科学中心）
通过自旋轨道扭矩动态操控磁霍夫离子的霍夫数，揭示其拓扑转变机制，为拓扑记忆设备提供新思路。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quasiparticle Interference of Surface States in Type-II Weyl Semimetal WTe$_2$
拓扑外尔半金属（TWS）是一种金属，其中低能激发表现得像高能物理中的外尔费米子。最近的研究表明，由于凝聚态系统的低对称性，它们可以实现两种不同类型的外尔费米子。金属中的I型外尔费米子是由两个带在晶体动量空间-布里渊区（BZ）中的一点处线性交叉形成的。第二类TWSs的主机II型外尔点出现在接触点的电子和空穴口袋，这是倾斜的线性色散的结果。预测II型TWS存在于几种化合物中，包括WTe $_2$。到目前为止，已经报道了几个关于WTe $_2$的ARPES研究，它们对所观察到的费米弧的拓扑性质得出了相互矛盾的结论。在这项工作中，我们报告的光谱成像与扫描隧道显微镜和第一性原理计算的结果，建立了一个明确的准粒子干涉的WTe $_2$的表面状态的功能。我们的工作为表面态散射提供了有力的证据。虽然表面费米弧被清楚地观察到，但仍然很难证明预测的II型外尔点的存在。
2017-09-29 cond-mat.str-el
Fluctuation-driven, topology-stabilized order in a correlated nodal semimetal
本研究在磁性外尔半金属CeAlGe中发现磁转变温度以上的新型有序态，提出其源于外尔费米子与三维Seiberg-Witten磁单极磁涨落的耦合，揭示了拓扑对基态外电子关联的调控作用。
2023-07-19 cond-mat.str-el
Entanglement Spectrum as a Probe for the Topology of a Spin-Orbit Coupled Superconductor
近年来，根据电子系统的拓扑结构对其进行分类一直处于凝聚态研究的前沿。已经发现，以前被认为是等价的相同对称性的系统实际上可以通过它们的拓扑性质来区分。此外，在一些绝缘体和超导体中发现的非平凡拓扑结构具有深刻的物理意义，可以通过实验观察到，并可能用于应用。然而，表征系统的拓扑结构并不总是一个简单的任务，即使是一个理论模型。当平移和其他对称性存在于二次模型中时，拓扑不变量很容易在各种对称类中定义和计算。然而，一旦相互作用或紊乱开始起作用，任务就会变得困难，在许多情况下甚至令人望而却步。本文的目的是提出替代的拓扑不变量，这是基于纠缠谱和纠缠熵。使用二次模型的超导体，我们证明了这些纠缠特性是敏感的拓扑结构的变化。我们选择二次模型，因为拓扑相图可以使用拓扑不变量进行映射，然后与纠缠熵/光谱特征进行比较。这项工作为通过纠缠特性了解相互作用和无序系统中的拓扑结构奠定了基础。
2015-01-08 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Relativistic horizon of interacting Weyl fermions in condensed matter systems
该研究以CDW为例分析相互作用外尔费米子，提出色散锥重叠构成固态事件视界的通用框架，并指出(TaSe$_4$)$_2$I与Mo$_3$Al$_2$C为候选材料。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unified understanding of symmetry indicators for all internal symmetry classes
电子能带结构的对称性和拓扑性之间的相互作用一直是凝聚态物理的中心课题之一。最近，人们已经清楚地认识到，可以通过聚焦价带的对称表示而不计算威尔逊圈来提取关于能带拓扑的各种有用信息。在这项工作中，我们扩展了以前的研究对这个问题的所有10 Altland-Zirnbauer对称类中的每230个空间群。我们得出各种一般性的声明，应该是有用的拓扑超导体和拓扑半金属的搜索。
2018-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum phase transitions from topology in momentum space
许多量子凝聚态系统是强关联、强相互作用的费米子系统，不能用微扰论来处理。然而，出现在低能量角落的物理学并不依赖于系统的复杂细节，并且相对简单。它是由费米子谱中的节点决定的，这些节点受到动量空间中拓扑结构的保护（在某些情况下，结合真空对称性）。在节点附近，系统的行为变得普适;普适类由动量空间中的拓扑不变量决定。当改变系统的参数时，跃迁将发生在具有相同对称性但属于不同普适类的真空之间。本章讨论了动量空间中拓扑控制的不同类型的量子相变。它们涉及费米面、费米点、费米线以及完全能隙态之间的拓扑跃迁。基于格林函数动量空间拓扑的考虑是普遍的，适用于相对论量子场的真空。这一点可以用标准模型的基本粒子谱中的节点拓扑所支配的可能的量子相变来说明。
2006-04-18 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-ph
Direct manifestation of band topology in the winding number of the Wannier-Stark ladder
物质的拓扑量子相一直是当代凝聚态物理研究的热点。拓扑物质包括拓扑绝缘体、拓扑超导体和拓扑半金属等，它们的奇异性质一直受到人们的广泛关注。对于拓扑绝缘体来说，通过无间隙螺旋边缘或表面态的无耗散传输应该发挥决定性作用，不幸的是，由于样品边界中不可避免地诱发反向散射，这在实验中被证明很难实现。出于拓扑不变量和Zak相位之间的基本连接，在这里，我们表明，非平凡的二维和三维拓扑绝缘体，其特征在于陈数和$\mathbb{Z}_2$不变量，分别带拓扑，直接表现在绕组数的Wannier-Stark阶梯（WSL）下出现的电场。我们使用Floquet格林函数的形式主义表明，绕组数的WSL是强大的带间干扰，以及非磁性杂质散射。
2015-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dissipative Berry phase effect in quantum tunneling
Berry相效应在许多自然处于耗散环境影响下的中尺度凝聚态和量子化学系统中起着核心作用。为了解决耗散和拓扑非平凡的Berry相位效应之间有趣但被忽视的相互作用，我们提出并微观推导了一个原型量子相干隧穿模型。我们采用瞬子的对称性分析和精确的数值解，始终将非微扰耗散和Berry相位的方法。它揭示了一种新的具有Berry相位效应的耗散量子干涉现象。这种隧穿的相图表现出Kramers简并性、对耗散的非单调依赖性和一般的耗散驱动的量子干涉相变，在此之前，非常规的耗散增强的量子隧穿机制持续存在。
2020-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Majorana fermions and quantum information with fractional topology and disorder
本文基于Bloch球上的自旋模型在分数拓扑态下引入量子比特，探讨圆偏振光下的协议及无序对分数相的积极作用，并推广至环几何阵列，为拓扑保护量子信息提供了新平台。
2024-06-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
