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
Kaleidoscope of symmetry protected topological phases in one-dimensional periodically modulated lattices
我们确定了在一维超晶格中存在各种不同的保序拓扑态，这些保序拓扑态具有周期性调制的跳跃振幅或在位势，它们可以通过量子化的Berry相位$π$或一对简并边界态的出现来表征.结果表明，根据调制周期的奇偶性，可能存在三种拓扑相位，它们分别受到反转对称性、手征对称性和这两种对称性的保护.本文还讨论了跳跃和电势调制之间的联系。此外，我们还证明了在同一超晶格中的相互作用玻色子系统中可以实现由反演对称性保护的拓扑相位。这些结果很有可能在用最先进的技术设计的超晶格系统中进行实验研究。
2014-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Universal driving protocol for symmetry-protected Floquet topological phases
提出了一种在$2+1$维Floquet系统中实现安全保护拓扑相的通用驱动协议。我们的建议是基于理论分析的可能的对称性的正方形格子模型与成对最近邻耦合项。在八个可能的对称运营商，我们确定了两个相关的选择与时间反演，手征，或粒子-空穴对称的拓扑相位。从协议参数上对应的对称性条件，我们得到了通用的驱动协议，其中每个对称性可以单独实现或打破。我们提供了具体的参数值为不同的情况下，并证明存在的安全保护的共传播和反传播拓扑边界状态。驱动协议，特别是允许我们之间切换玻色子和费米子时间反演对称性，从而之间的平凡和非平凡的拓扑相位，通过连续变化的参数。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
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
Protected Gapless Edge States In Trivial Topology
研究受保护无能隙边缘态是否必然意味着体态拓扑特征，发现一类平凡拓扑绝缘体中边缘态由镜像反对称性保护，可通过纠缠谱谱流表征。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Symmetry-protected Topological Phases, Generalized Laughlin Argument and Orientifolds
我们推广Laughlin的通量插入参数，最初讨论的背景下的量子霍尔效应，拓扑相保护的非现场酉对称性，特别是奇偶对称性或奇偶对称性与现场酉对称性相结合。作为一个模型，我们讨论了具有CP对称性的二维空间中的费米子或玻色子系统，根据CPT定理，它们与时间反演对称的拓扑绝缘体（例如，量子自旋霍尔效应）。特别是，我们开发的稳定性/不稳定性（或“gappability”/“ingappability”）标准的非手征共形场论奇偶对称性，可能会出现作为一个边缘状态的一个保护拓扑相位。事实证明，一个必要的组成部分是考虑无定向表面上的边共形场论，例如克莱因瓶，它自然地产生于通过投影操作强制宇称对称。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
New class of topological superconductors protected by magnetic group symmetries
我们研究了一种新型的三维拓扑超导体，表现出马约拉纳零模（MZM）的磁群对称性，一个组合的反酉对称性组成的镜像反射和时间反演的保护。这种新的对称性增强了超导涡旋的非相互作用拓扑分类，从$Z_2$到$Z$，表明多个MZM可以共存于一个单位磁通量的磁涡旋的末端。特别地，我们表明，涡旋绑定两个MZM可以实现在拓扑晶体绝缘体SnTe的$(001)$ -表面与邻近诱导BCS库珀配对，或在体超导体在$_x$ Sn $_{1-x}$ Te。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fingerprints of bosonic symmetry protected topological state in a quantum point contact
本文研究了强磁场作用下双层石墨烯边缘玻色螺旋液体的量子点接触输运。我们识别了“确凿的”输运特征，以区分玻色子对称性保护拓扑（BSPT）态和费米子双通道量子自旋霍尔（QSH）态。特别是，一个新的电荷绝缘体/自旋导体相被发现为BSPT状态，而无论是电荷绝缘体/自旋绝缘体或电荷导体/自旋导体相预计为两个通道的QSH状态。因此，一个简单的输运测量将揭示双层石墨烯系统中玻色子拓扑物理的指纹。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological zero modes and Dirac points protected by spatial symmetry and chiral symmetry
我们探索了一类新的拓扑稳定的零能量模式的保护共存的手征和空间对称性。如果一个手征对称哈密顿算子具有一个额外的空间对称性，如反射、反转和旋转，那么这个哈密顿算子可以通过空间对称算子的本征值分解成独立的手征对称子系统。每个子系统支持手性零能量模式时，分配给块的拓扑指数是非零的。通过将该参数应用于布洛赫电子系统，我们在布里渊区的对称点处检测到带接触。特别是，我们表明，狄拉克节点出现在蜂窝晶格（如石墨烯）和半通量正方形晶格分别由三重和两重旋转对称性的保护。我们还提出了几个例子狄拉克半金属孤立带接触点在三维$k$ -空间，这是保护旋转和反射的组合对称性。空间对称的零模保护与传统的匝数保护不同。我们证明了即使缠绕数为零，也会出现受保护的带接触点。最后，我们确定相关的拓扑电荷分配给无间隙点。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Crystalline Magnets: Symmetry-Protected Topological Phases of Fermions
我们介绍了一类新的相互作用使拓扑晶体绝缘体在二维和三维电子系统，我们称之为“拓扑晶体磁铁。“它受到时间反演对称性$\mathcal{T}$和镜像对称性或旋转对称性$\mathcal{R}$的乘积的保护。拓扑晶体磁体表现出两个有趣的特征：（i）它不能与任何斯莱特绝缘体电连接;（ii）边缘状态对电子耦合到边缘是鲁棒的。这些特征受到边缘态的反常对称变换性质$(\mathcal{R} \mathcal{T})^2=-1$的保护。对外部磁场的各向异性响应可以是实验特征。
2017-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Inversion symmetry protected topological insulators and superconductors
三维拓扑绝缘体是一类具有强的无隙边界激发的量子相，它受到时间反转、电荷守恒和自旋旋转对称等全局对称性的保护.在这项工作中，我们系统地研究了另一类拓扑相位的弱相互作用的电子保护的空间反演对称性，通常不支持稳定的无隙边界状态。我们在K理论的框架下对这些反转对称的拓扑绝缘体和超导体进行了分类，并构造了它们的晶格模型。我们还讨论了这些反转保护的拓扑相位，这是他们的实验签名的量化响应函数。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Classification of reflection symmetry protected topological semimetals and nodal superconductors
虽然绝缘体、半金属和超导体在非空间对称性方面的拓扑分类是很好理解的，但对晶体对称性（如镜面反射和旋转）保护的拓扑状态知之甚少。在这项工作中，我们系统地分类拓扑半金属和节点超导体的保护，不仅由非空间（即，全球）对称，而且还通过晶体反射对称。我们发现这种分类主要取决于（i）半金属（超导体）的费米面（节点线或节点）的余维，（ii）镜像对称与非空间对称是交换还是反交换，以及（iii）费米面（节点线或节点）在镜像反射和非空间对称下如何变换。该分类是通过检查所有可能的可添加到布洛赫或Bogoliubov-德Gennes哈密顿量在一个给定的对称类，并明确推导出拓扑不变量允许的质量项。我们讨论了反射对称保护的拓扑半金属和节点超导体的几个例子，包括具有镜像$\mathbb{Z}_2$数的拓扑晶体半金属和具有镜像绕组数的拓扑晶体节点超导体。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Fragile topological insulators protected by rotation symmetry without spin-orbit coupling
本文提出了一系列三维旋转对称脆性拓扑绝缘体的模型，这些绝缘体具有时间反转对称性（$T$）和$n$ -折叠旋转对称性（$C_n$）保护的无隙表面态.我们的模型是傅的模型的无自旋拓扑晶体绝缘体，其中轨道自由度发挥的作用，赝自旋的推广。我们考虑了具有$C_n$对称性的最小表面哈密顿量，并讨论了可能的无隙表面态，即，一个二次带接触和多个线性色散的狄拉克锥。我们用Wilson环中的两种拓扑不变量刻画了体波函数的拓扑结构：由$C_n$（$n=4,6$）和时间反演对称性保护的$\mathbb{Z}_2$不变量，以及当占据带数为2时由$C_2T$保护的$\mathbb{Z}$不变量（Euler类）.相应地，我们的模型实现了两种脆弱的拓扑绝缘体。一个是脆弱的$\mathbb{Z}$拓扑绝缘体，其唯一的非平凡拓扑指数是指定表面狄拉克锥的数量的欧拉类。另一种是易碎的$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体，具有无带隙表面态，具有二次带接触或四（六）个狄拉克锥，其由时间反演和$C_4$（$C_6$）对称性保护。最后，我们讨论了对$s$轨道带的不稳定性的无间隙的表面状态，并表明，表面状态缺口通过与表面本地化的$s$轨道带的杂交。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Subspace-Protected Topological Phases and Bulk-Boundary Correspondence
本文阐明了子空间在自由费米子拓扑相中的作用，定义了新的拓扑不变量，揭示了未配对零模等边界现象，建立了体-边界对应，并探讨了与内部对称性的相互作用及可能平台。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hidden-symmetry-protected Z_2 topological insulator in a cubic lattice
通常，$Z_2$拓扑绝缘体由时间反演对称性保护。在这里，我们提出了一种新型的$Z_2$拓扑绝缘体的立方晶格，这是由一种新的隐藏对称性保护，而时间反演对称性被打破。隐藏的对称性有一个复合的反酉算子，包括分数平移，复共轭，子格交换和局部规范变换。基于隐对称性，定义了隐对称极化和$Z_2$拓扑不变量来表征拓扑绝缘体。表面态具有奇数个狄拉克锥的能带结构，其中发生赝自旋-动量锁定。当在边界上加入隐对称性破缺微扰时，表面能带结构中出现了一个能隙，这证实了拓扑绝缘体和表面态受到隐对称性的保护。并讨论了这种新型的$Z_2$拓扑绝缘体在光晶格中的超冷原子技术实现和探测。
2017-08-15 cond-mat.mes-hall
Topological Modes Protected by Chiral and Two-Fold Rotational Symmetry in a Spring-Mass Model with a Lieb Lattice Structure
我们提出了如何实现的拓扑模式，对应于拓扑零模式的量子系统，保护手征和旋转对称性的力学系统。具体而言，我们显示的出现的拓扑模式的手性和双重旋转对称性的保护下，由弹簧质量系统的Lieb晶格结构和地板上的凹痕。此外，与紧束缚模型的结果相比，我们发现由于额外的自由度，我们的弹簧-质量模型的额外的拓扑模式。我们实现拓扑模的方法可以应用于其他具有旋转对称性的情况，例如，具有三重旋转对称性的蜂窝状晶格的系统。
2020-07-09 cond-mat.mes-hall
Time-reversal breaking topological phase without Hall electric current in a two-dimensional Dirac semimetal protected by nonsymmorphic symmetry
本文研究了非对称的二维Dirac半金属中由时间反演破缺场导出的拓扑相。当非对称对称性即使在场的存在下保持，二维电子态变成两个不同的拓扑相位与绝缘间隙。一个阶段是众所周知的量子霍尔态的手征边缘模式伴随着霍尔电流，但另一个是一个非常规的拓扑相位与螺旋边缘模式的时间反演对称性的情况下。
2017-08-19 cond-mat.mes-hall
Topological Phases Protected By Reflection Symmetry and Cross-cap States
扭曲对称性为诊断拓扑保护相提供了一种有效的方法。利用扭曲反射对称性研究了（2+1）维拓扑相的边理论，有效地将边理论推广到了无定向时空（如Klein瓶）上.本文采取的一个关键技术步骤是使用所谓的交叉帽状态，它完全编码时空的无定向性质，可以通过重新排列时空几何和交换空间和时间坐标的角色来获得。当系统处于非平凡的SPT相时，我们发现在SPT相对称性的作用下，相应的交叉帽态是非不变的，但获得了一个反常的相位。这种反常相，加上一个适当定义的参考态，对称性对它起着平凡的作用，再现了已知的受反射对称性保护的（2+1）维玻色子和费米子SPT相的分类，特别是包括受反射对称性和时间反演对称性保护的拓扑晶体超导体的Z_8分类。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Second-order topological phases protected by chiral symmetry
我们研究了具有手征对称性的二阶拓扑绝缘体和半金属。本文研究了一个仅受手征对称性保护的二维二阶拓扑绝缘体模型的拓扑相变。利用相变理论，我们提出了手征对称三维系统中具有平铰链带的二阶拓扑半金属和绝缘体。由具有手征对称性的二维二阶拓扑绝缘体的堆叠可以得到三维二阶拓扑相。此外，我们发现，破缺的手征对称性在三维二阶拓扑相允许一个二阶拓扑绝缘体与手征铰链状态。我们还证明了二阶拓扑相位使用晶格模型。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall
Fragility of Time-Reversal Symmetry Protected Topological Phases
热力学第二定律指出存在一个“时间箭头”，沿着这个箭头熵只会增加。尽管微观自然定律具有时间反演对称性（TRS），但仍会出现这种情况。在量子理论中，TRS支撑了许多有趣的现象，最著名的是拓扑绝缘体和量子磁体的Haldom相。在这里，我们证明，这种TRS保护的影响是从根本上不稳定的耦合到一个环境。不管微观对称性如何，量子系统与其周围环境之间的相互作用促进了孤立系中TRS所禁止的过程。这不仅导致了纠缠熵的产生和宏观不可逆性的出现，而且导致了TRS保护现象的消亡，包括那些与特定的纠缠保护拓扑相相关的现象。我们的研究结果突出了TRS在量子力学中的神秘性质，并阐明了利用拓扑系统进行量子技术的潜在挑战。
2021-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Mirror-symmetry-protected dynamical quantum phase transitions in topological crystalline insulators
动态量子相变（DQPT）是拓扑系统中量子猝灭动力学的拓扑特征。本文研究了镜像对称拓扑相量子猝灭中的Loschirp振幅和DQPT。基于镜像对称绝缘体的拓扑分类，我们表明镜像对称性产生了双稳态保护的DQPT。如果镜像对称存在，拓扑鲁棒DQPT可以发生在量子猝灭，即使在高维时间反演不变系统。然后，我们还表明，在具有镜像对称性的二维手性对称系统中，在猝灭过程中会发生双量子点保护。对称性保护的DQPT可以很容易地通过降低的速率函数来捕获。此外，我们还引入了镜像对称保护DQPT的动力学拓扑序参量。最后，我们证明了DQPT使用晶格模型的时间反转不变的拓扑晶体绝缘体和高阶拓扑绝缘体。
2021-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Symmetry-Protected Topological Phases in a Rydberg Glass
最近的理论研究预测，结构无序，作为一个桥梁连接的结晶材料到非晶材料，可以诱导拓扑绝缘体从一个平凡的阶段。然而，由于难以控制量子材料中的结构无序，实验观察这种拓扑相变是非常具有挑战性的。由于实验实现随机放置的里德伯原子，这样的系统自然适合于研究结构无序引起的拓扑相变和拓扑非晶相。受此启发，我们研究了一维随机原子构型的非晶里德伯原子链中的拓扑相。在单粒子水平上，我们发现了拓扑非晶绝缘体和结构无序引起的拓扑相变，表明里德伯原子为实验观察这种现象提供了一个理想的平台.此外，我们预测在实验可及的系统中存在一个无间隙的相互作用玻色子的拓扑相。所得的多体拓扑非晶相的特征在于由一个$\mathbb{Z}_2$不变量。
2021-12-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Purely rotational symmetry-protected topological crystalline insulator $α$-Bi4Br4
最近的理论进展提出了一类新的拓扑晶体绝缘体（TCI）相保护的旋转对称性。不同于拓扑绝缘体（TI），旋转对称保护的TCI具有独特的拓扑保护边界模式：首先，旋转对称保护的表面具有非固定的Dirac表面态，其Dirac点位于一般k点上.其次，由于高阶体边界对应，3D TCI也支持1D螺旋边缘状态。尽管具有独特的拓扑电子性质，但迄今为止，纯旋转的自旋保护的TCI在实际材料中仍然难以捉摸。使用第一性原理能带计算和理论建模，我们确定范德华材料$α$ -Bi 4 Br 4作为TCI纯粹受旋转对称性保护。我们证明了Bi 4 Br 4的（010）表面呈现出一对由二重旋转轴保护的非钉扎拓扑Dirac费米子。这些非钉扎狄拉克费米子显示出一种非常有利于自旋输运的奇异自旋织构和一种由Lifshitz跃迁引起的范霍夫奇异性组成的能带结构。我们还确定了一维拓扑铰链状态沿边缘的$α$ -Bi 4 Br 4棒。我们进一步讨论了如何建议的拓扑电子性质在$α$ -Bi 4 Br 4可以观察到各种实验技术。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Z2 invariant protected bound states in topological insulators
本文给出了拓扑绝缘体中存在空穴或空位时的修正Dirac方程的精确解，证明了空位可以在拓扑绝缘体的带隙中引入束缚态.它们的产生是由于时间反转不变绝缘体的Z_2分类，因此也像量子自旋霍尔效应中的边缘态和三维拓扑绝缘体中的表面态一样受到拓扑保护。在拓扑绝缘体中，带隙束缚态与边缘态或表面态的共存表明，缺陷可能通过系统边界附近的附加束缚态影响拓扑绝缘体的输运性质.
2010-10-08 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
Higher-order topological insulators protected by inversion and rotoinversion symmetries
我们证明了高阶拓扑绝缘体的存在性：{ \it i}）四重旋转反转不变的大块晶体，和{ \it ii}）反转对称系统，或没有额外的三重旋转对称。这些状态的物质的特征在于由一个非平凡的$\mathbb{Z}_2$拓扑不变，我们定义的填充带的对称混合Wannier函数的条款，并可以很容易地计算出从知识的晶体对称标签的散装能带结构。拓扑不变量决定了受保护的手征无间隙一维模式的存在或不存在，这些模式局限于常规有间隙表面之间的铰链处。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall
Acoustic Higher-Order Topological Insulators Protected by Multipole Chiral Numbers
本研究利用声子晶体首次实验实现了受多极手征数保护的高阶拓扑绝缘体，明确观测到带隙中间的多个角态，为声学传感和能量捕获等声学控制提供了新可能。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall
Weak topological insulator with protected gapless helical states
提出了一个描述三维拓扑绝缘体中位错线的可行模型。我们展示了弱拓扑绝缘体的脆弱表面狄拉克锥如何演化为局限于位错线附近的受保护的无带隙螺旋模。证明了拓扑绝缘体（无论强或弱）的表面狄拉克锥，当表面变形为穿透无表面系统的圆柱体时，获得有限尺寸的能隙.我们发现，当引入具有非平凡Burgers矢量的位错时，有限尺寸的能隙起到稳定一维无隙态的作用。
2011-06-23 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
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
Symmetry protected topological phases characterized by isolated exceptional points
非厄米系统中本征态合并的例外点具有许多奇异的特征。的EP通常是敏感的系统参数，在这里，我们报告对称保护孤立EP在布里渊区（BZ）的二维非厄米双层正方形晶格;受对称性的保护，孤立的EP只移动，合并，并在BZ分裂。系统Bloch Hamilton本征态下的泡利矩阵的平均值定义了一个实平面向量场，其拓扑缺陷是与涡旋相关的孤立EP。缠绕数表征了涡旋的性质，揭示了非厄米特系统的拓扑性质.不同的拓扑相对应不同的EP构型，除非伴随EP的合并或分裂发生拓扑相变，否则EP构型是不变的。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Genus-protected higher-order topological phases
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔克拉国立理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；IFW Dresden（德累斯顿亥姆霍兹中心）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
本文提出通过基本对称性和系统形状的全局拓扑（即 genus）保护高阶拓扑相，无需晶格对称性，边界态受基本局部对称性保护。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall
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
Higher-order topological insulators and superconductors protected by inversion symmetry
我们研究拓扑晶体绝缘体和超导体的表面态的反转对称性保护。这些属于“高阶”拓扑绝缘体和超导体的范畴，它们具有沿着一维曲线（铰链）传播或局限于表面上的某些点（角）的表面状态。我们表明，高阶拓扑绝缘体和超导体的表面状态可以被认为是全球不可移动的拓扑缺陷，并提供了一个完整的分类，这些反相保护相在任何空间维度的10个对称类的层建设的手段。此外，我们讨论了这种状态的可能的物理实现与时间反演不变的拓扑绝缘体（类AII）在三维或时间反演不变的拓扑超导体（类DIII）在两个或三个维度。前者可用于构建三维二阶拓扑绝缘体，其表现出沿相对边缘传播的一维手征或螺旋模式，而后者能够构建三维三阶或二维二阶拓扑超导体，其承载马约拉纳零模式定位于两个对角。通过反转保护，这样的状态不被钉扎到特定的一对边缘或角，从而提供了通过施加反转对称扰动（诸如磁场）来控制它们的位置的可能性。
2018-05-29 cond-mat.mes-hall
Stacking-Induced Symmetry-Protected Topological Phase Transitions
本研究聚焦BDI对称类一维子系统堆叠诱导的对称保护拓扑相变，揭示拓扑平庸子系统保对称堆叠可催生非平庸拓扑相，并以原子链-自旋纳米线异质结构验证了零场拓扑超导相的实现。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall
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
Hannay Angle: Yet Another Symmetry Protected Topological Order Parameter in Classical Mechanics
拓扑学的思维方式已经超越了传统的固体材料，牛顿运动方程所支配的经典力学系统的拓扑表征开始引起人们的关注。为了更深入地理解力学系统中拓扑数的物理意义，我们证明了利用Berry相的经典对应物Hannay角作为对称性保护的拓扑序参量.我们首先推导出汉内角使用正则变换，映射牛顿方程的薛定谔方程。汉内角，然后被用来描述一个简单的弹簧质量模型的拓扑结构，特别侧重于散装边缘的对应关系和新的方面的对称性在一个经典的系统。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall physics.class-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
Topological band theory of a generalized eigenvalue problem with Hermitian matrices: Symmetry-protected exceptional rings with emergent symmetry
迄今为止，拓扑能带理论主要是针对由本征值问题描述的系统进行讨论的。在这里，我们开发了一个广义特征值问题（GEVP）描述的拓扑带理论。我们的分析阐明，非厄米拓扑能带结构可能出现的系统所描述的GEVP与厄米矩阵。通过分析一个二维玩具模型，验证了上述结果，该模型中虽然矩阵是厄米特矩阵，但仍然存在保序例外环（SPERS）。值得注意的是，这些SPER受到涌现对称性的保护，这是GEVP所描述的系统所独有的。此外，这些SPERs阐明了双曲型异向介质在实验中观察到的特征色散的起源。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Nodal Line Topological Superfluid and Multiply Protected Majorana Fermi Arc in a Three-Dimensional Time-Reversal-Invariant Superfluid Model
理论上研究了一种时间反演不变的三维超流体模型，该模型是通过在$z$方向上叠加具有层内自旋轨道耦合和不同层相反的塞曼能量分裂的全同双层模型来实现的，该模型是最近提出的一种二维时间反演不变的拓扑超流体模型.我们发现，该模型显示了两种拓扑非平凡的阶段：无间隙的阶段与节线对手征对称性保护和有间隙的阶段，这两个支持时间反演不变的马约拉纳费米弧（MFA）的$yz$和$xz$侧表面。这些MFA遵守时间反演和粒子-空穴对称性，并受到镜像子空间中的缠绕数和二维DIII类拓扑超流体的$Z_2$数的拓扑保护，这与非零Chern数保护的时间反演破缺Weyl超流体的MFA不同.这个重要的观察意味着我们模型中的MFA代表了一种以前没有探索过的新型拓扑状态。该模型中的塞曼场组态与反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$有关，从而为进一步研究实际反铁磁拓扑绝缘体中的超导效应提供了理论依据.
2021-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Topolectrical-circuit octupole insulator with topologically protected corner states
最近的理论研究已经扩展了Berry相位框架来解释更高的电多极矩，四极和八极拓扑相位已经被提出。虽然二维量子化的四极绝缘体已经在实验中得到证实，八极拓扑相位以前没有在实验中观察到。本文报道了在电路系统中实现八极拓扑绝缘体的经典模拟的实验。实验上构造了实现这种拓扑相位的三维拓扑电路。我们观察到八极拓扑状态保护的拓扑结构的散装，这是本地化的角落。我们的研究结果提供了确凿的证据，对无序和变形的鲁棒性的形式，这是八极拓扑绝缘体的特点。我们的研究开辟了一条新的途径，在三维空间中的高阶拓扑现象，并铺平了道路，采用拓扑电路来研究复杂的拓扑现象。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Notes on photonic topological insulators and scattering-protected edge states - a brief introduction
光子拓扑绝缘体和散射保护边缘态的主题将凝聚态物理和电磁学的概念联系起来，并且需要理解Berry势和相关概念。这些笔记试图对这个主题进行适度的自我介绍，包括从文献中提取的两个详细的光子例子。我们在试图理解这个主题的过程中做了这些笔记，我们张贴这些材料是为了帮助其他研究人员开始理解这些材料。我们不要求在材料或其介绍新颖性。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selectable diffusion direction with topologically protected edge modes
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
Robustness of symmetry-protected topological states against time-periodic perturbations
无带隙边界态的存在是任何拓扑绝缘体的一个关键属性。拓扑能带理论预测，这些状态对保持相关对称性的静态扰动是鲁棒的。在这篇文章中，使用Floquet理论，我们研究如何手征对称性保护也扩展到受时间周期扰动$-$在一维Floquet拓扑绝缘体，以及在普通的一维时间无关的拓扑绝缘体的状态。据发现，在后者的情况下，边缘模式是抵抗一个更大的类的时间周期的保序扰动比Floquet拓扑绝缘体。值得注意的是，手性时间无关的拓扑绝缘体中的边界态也表现出对某种类型的破环时间周期扰动的意想不到的弹性。我们认为，这是一个通用的属性的拓扑相保护的手征对称性。实验的影响进行了讨论。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Amorphous topological phases protected by continuous rotation symmetry
当样品的边界与晶体的高对称平面之一不对齐时，通过反射对称性对拓扑表面态的保护失效。我们证明，这种限制被删除在无定形拓扑材料，其中的哈密顿量是不变的平均反射下，由于连续旋转对称的任何轴。虽然由非晶结构引起的局部无序削弱了拓扑保护，但我们证明了边缘仍然不受本地化的保护。为了对这些相进行分类，我们对所有可能的二维对称类进行了系统的搜索，并构建了实现每个拓扑相的示例模型。最后，我们计算这些阶段的拓扑不变量作为沿子午线的球面布里渊区的非晶哈密顿积分。
2021-08-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantum-vacuum-protected topological edge polaritons
本文发现量子真空可保护拓扑边缘极化激元，在原子晶格与单光子模式耦合系统中实现，并验证其对无序和反旋转效应的鲁棒性。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement of the entanglement spectrum of a symmetry-protected topological state using the IBM quantum computer
在理论计算中，纠缠特性通常被用来表征量子物质的相位。例如，约化密度矩阵的谱，或所谓的“纠缠谱”，已经成为量子相位的普遍拓扑性质的广泛使用的诊断。然而，虽然理论上计算方便，但在实验中很难测量。在这里，我们使用IBM量子计算机进行有史以来第一次测量的纠缠谱的一个安全保护的拓扑状态。我们能够区分它的纠缠谱从那些我们测量的平凡和长程有序态。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
