Second-order topological insulator and fragile topology in topological circuitry simulation
二阶拓扑绝缘体（SOTI）是d维物质的拓扑相，在边缘的交叉处表现出（d-2）维局域模。我们表明，SOTI可以设计通过堆叠陈绝缘体与层间耦合连接相反的手征。为了刻画体角对应，我们建立了一个雅可比变换嵌套威尔逊圈方法和边缘理论，适用于更广泛的一类高阶拓扑系统。相应的拓扑不变量允许分数电荷角模的填充异常。该系统表现出一个脆弱的拓扑相，其特征在于在威尔逊圈光谱中没有Wannier间隙。此外，我们认为，所提出的方法可以推广到多层。我们的工作为探索和理解高阶拓扑现象提供了视角。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of quasicrystalline quadrupole topological insulators in electrical circuits
四极拓扑绝缘体是一类新的具有量子化四极矩的拓扑绝缘体，它支持被保护的无隙角态。报道了四极拓扑绝缘体在一系列人工材料如光子晶体、声学晶体和电路中的实验演示。在所有这些情况下，底层结构具有离散平移对称性，因此是周期性的。在这里，我们实验上实现了二维非晶准晶四极拓扑绝缘体，通过构建它们的电路，并观察到光谱和空间局域角模。在测量中，模式出现在拐角阻抗谱的拓扑边界共振。此外，我们证明了电路上的拐角模式的鲁棒性。我们的电路设计可以扩展到研究高维非周期结构中的拓扑相位。
2021-04-12 cond-mat.mes-hall
Graphene-based topological insulator in the presence of a disclination submitted to a uniform magnetic field
本文研究了均匀磁场作用下具有楔形向错的石墨烯基拓扑绝缘体中的准粒子。特别是，我们考虑一个大规模的无自旋模型。朗道水平分析发现所描述的系统。我们发现，朗道能级被提升的参数ν的特定范围。此外，我们还表明，对于适当的参数值，人们发现无隙和有隙状态。
2020-08-08 cond-mat.mes-hall
Classification of topological crystalline insulators based on representation theory
拓扑晶体绝缘体定义了一类新的拓扑绝缘体相，其具有由晶体对称性保护的无隙表面态。在这项工作中，我们提出了一个一般的理论来分类拓扑晶体绝缘体相的基础上表示理论的空间群。我们的方法是直接识别具有特定表面的半无限系统中可能的非平凡表面态，其对称性可以用17个二维空间群来描述。我们再现了现有的拓扑晶体绝缘体的结果，如$pm$或$pmm$组中的镜像陈绝缘体，$p4m$、$p31m$和$p6m$组中的$C_{nv}$拓扑绝缘体，以及$pg$和$pmg$组中的拓扑非对称晶体绝缘体。除了这些已有的结果外，我们还得到了以下新的结果：（1）存在两个整数镜像Chern数（$\mathbb{Z}^2$），但只有一个（$\mathbb{Z}$）在$cm$或$p3m1$组中对于无脊椎和脊椎病例;（2）对于$pmm$（$cmm$）群，在无自旋情况下没有拓扑分类，但有$\mathbb{Z}^4$（3）我们显示了$\mathbb{Z}^2$组中的拓扑结晶绝缘体相与$pm$组中的拓扑结晶绝缘体相的关系;（4）我们确定了$p4m$、$p31m$和$p6m$的拓扑分类;（5）在$pgg$和$p4g$群中也发现了拓扑非对称晶体绝缘体，与$pg$和$pmg$群相比，这些晶体绝缘体具有新的性质。我们强调了在某些特定的高对称动量的状态的不可约表示的拓扑结晶相的分类的重要性。我们的理论可以作为一个指导，在现实材料中的拓扑晶体绝缘体相…
2016-01-28 cond-mat.mes-hall
From Atomic Semimetal to Topological Nontrivial Insulator
当电子之间的跳跃强度增加时，拓扑能带绝缘体和（半）金属可以从原子绝缘体中产生。这样的拓扑相通过体隙闭合与原子绝缘体分离。在这项工作中，我们表明，在许多（磁）空间群中，具有一定的Wyckoff位置和轨道被占领的晶体必须是半金属或金属在原子极限，例如电子之间的跳跃强度是无限弱的，但不是零，然后被称为原子（半）金属（ASMs）。我们推导出在无自旋和有自旋系统中实现自适应调制的一个充分条件。值得注意的是，我们发现，增加电子之间的跳跃强度可以将ASM转变为绝缘体，同时保持晶体的对称性和电子填充。这些诱导绝缘体必然是拓扑非平凡的，至少是阻塞原子绝缘体（OAI），在拓扑量子化学网站上被称为平凡绝缘体。特别地，以硅为例，我们表明ASM标准可以发现最近提出的填充强制OAI的标准所遗漏的OAI。我们的工作不仅建立了一个有效的方法来识别和设计非平凡的绝缘体，但也预测，第IV族元素半导体是OAI的理想候选材料。
2021-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological properties of domain walls in antiferromagnetic topological insulators
本文探索了反铁磁拓扑绝缘体中磁畴壁的拓扑性质，构建了两种紧束缚模型，发现磁畴壁可作为非平庸拓扑的来源，在体态和铁磁表面中生成并操控无能隙态。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall
No indications of metal-insulator transition for systems of interacting electrons in two dimensions
在紧束缚模型下研究了库仑相互作用对二维无序小系统中无自旋电子输运性质的影响。空间相关性，逆参与比，和多重分形谱的零温度本地隧道振幅以及直流久保电导跟踪作为相互作用强度$U$的函数。当$U$增加时，所有上述量都相当平滑地向局域化行为移动，表明不存在相互作用驱动的绝缘体-金属转变。
2000-12-06 cond-mat.mes-hall
Trapped Fermi Gases in Rotating Optical Lattices: Realization and Detection of the Topological Hofstadter Insulator
考虑旋转光晶格中无相互作用的无自旋费米子气体，计算了在外部限制势中气体的密度分布。密度分布呈现出明显的平台，这对应于被称为霍夫斯塔德蝴蝶的单粒子光谱中的间隙。当费米能位于能隙内时，平台区是由绝缘行为引起的。我们讨论了在冷原子装置中实现Hofstadter绝缘体的必要条件，并展示了如何使用Stencheda公式从密度分布测量量子化霍尔电导。
2007-11-23 cond-mat.mes-hall
Circuit Implementation of a Four-Dimensional Topological Insulator
拓扑绝缘体的分类预测了高维拓扑相的存在，这些相在真实材料中不可能出现，因为这些相限于三个或更少的空间维度。我们使用电路来实验性地实现四维（4D）拓扑格。晶格维数是由电路连接建立的，而不是通过映射到一个低维系统。在晶格的三维表面上，我们观察到与非零的第二陈数，但消失的第一陈数相关联的拓扑表面状态。4D晶格属于对称类AI，它指的是没有特殊空间对称性的时间反演不变和无自旋系统。AI类在一到三个空间维度上是拓扑平凡的，因此4D是在该类中实现拓扑绝缘体的最低可能维度。这项工作铺平了道路，使用电路探索高维拓扑模型。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall
From the Fermi glass towards the Mott insulator in one dimension: Delocalization and strongly enhanced persistent currents
当无序介观环中的无自旋费米子系统在由随机势驱动的非均匀位形（Anderson绝缘体）和由排斥相互作用驱动的均匀位形（莫特绝缘体）之间变得不稳定时，持续电流可以增加几个数量级。这一点可以用密度矩阵重整化群算法研究扭曲边界条件下基态能量的变化来说明。
1998-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Superconducting proximity effect and Majorana fermions at the surface of a topological insulator
研究了s波超导体与强拓扑绝缘体表面态之间的邻近效应。所得的二维态类似于无自旋的p_x+ip_y超导体，但不破坏时间反演对称性。这种状态支持马约拉纳束缚态的旋涡。我们表明，由拓扑绝缘体介导的超导体之间的线性结形成一个非手性1维线的马约拉纳费米子，从这些结形成的电路提供了一种方法，用于创建，操纵和融合马约拉纳束缚态。
2008-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-circuit representation of spin pumping into topological insulators and determination of giant spin Hall angle and inverse spin Hall voltages
本文构建了自旋泵浦进入拓扑绝缘体的自旋电路表示，考虑体态与表面态平行通道，发现高电导表面态主导了自旋混合电导率与逆自旋霍尔电压的增加，测定出接近最大值1的巨型自旋霍尔角，并引入自旋吸收层使逆自旋霍尔电压翻倍。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Realization of a Hopf insulator in circuit systems
三维（3D）双带霍普夫绝缘体是拓扑相的一个典型例子，它超越了基于$K$理论和对称性指标的拓扑分类，自2008年提出以来，由于其概念新颖、与纽结理论的联系以及许多迷人的物理性质，引起了人们极大的兴趣。然而，由于它们的实现需要特殊形式的远程自旋轨道耦合（SOC），它们还没有在任何3D系统中实现。在这里，我们报告的第一个实验实现的长期追求的霍普夫绝缘体在3D电路系统。为了实现Hopf绝缘体，我们构造了能够实现$2\times2$ -矩阵元的基本伪自旋模和连接模，然后根据由Hopf映射构造的紧束缚Hopf绝缘体哈密顿量设计了电路网络.通过模拟所设计电路网络的能带结构和计算其Hopf不变量，我们发现该电路实现了一个具有等于$4$的Hopf不变量的Hopf绝缘体。在实验上，我们测量了印刷电路板的能带结构，发现体能带和拓扑表面态（TSS）的观测性质与理论预测符合得很好，验证了霍普夫绝缘体的体-边界对应性。我们的计划带来了现实的实验研究的霍普夫绝缘体，并打开了大门，以实现更多的未知的拓扑相超出已知的拓扑分类。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Engineering of Chern insulators and circuits of topological edge states
嵌入电子系统中的杂质诱导束缚态，在某些情况下，束缚态可以杂交并导致杂质带。用杂质掺杂绝缘体已被确定为实现物质的工程电子拓扑状态的有前途的途径。在本文中，我们展示了如何实现可调的陈氏绝缘体从三维拓扑绝缘体，其表面是有间隙的，故意掺杂磁性杂质。该方案的主要优点是它是稳健的，特别是对杂质构型不太敏感。我们明确地证明了这一点的一个正方形晶格的杂质以及随机晶格。在这两种情况下，我们表明，它是可能的，通过操纵其拓扑状态改变系统的陈数由一。我们还讨论了如何可以用来工程电路的边缘通道。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall
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
Electric Circuit Simulation of Floquet Topological Insulators
本文提出用LC电路在傅里叶空间模拟时间周期紧束缚哈密顿量，将Floquet维度映射为额外空间维度，并通过两点阻抗测量探测拓扑边缘态，为电路平台探索和调控Floquet拓扑相提供了新方法。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall
Engineering interaction-induced topological insulators in a $\sqrt{3} \times \sqrt{3}$ substrate-induced honeycomb superlattice
我们考虑一个蜂窝晶格上的无自旋费米子系统，基底诱导的调制静电势使单胞增加三倍。由此产生的非阿贝尔SU（2）规范场相互作用，实现了二次带交叉点（QBCP）。利用平均场论和重整化群技术，我们证明了在QBCP体系中，任意弱的排斥电子相互作用驱动系统进入量子反常霍尔态。这证明了衬底诱导局域电压是诱导拓扑量子相自发形成的有效手段。
2016-01-28 cond-mat.mes-hall
Building programable integrated circuits through disordered Chern insulators
本文研究了利用无序陈氏绝缘体（CI）构造可编程集成电路。提出了低功耗逻辑器件和连接线的设计方案。我们使用外部栅极感应的阶跃电压来构造空间可调的通道，这些通道取代了传统的导线。我们的数值计算表明，外部门可以被用来编程任意数量的线（$n$到$m$连接）。我们发现它们的电子输运是无耗散的，并且对栅电压波动和无序强度具有鲁棒性。此外，七个基本的逻辑门不同于传统的结构提出。该方案在低功耗集成电路中具有潜在的应用价值，对拓扑材料构建集成电路具有一定的启发意义。
2021-08-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Simulation and Detection of Photonic Chern Insulators in One-Dimensional Circuit Quantum Electrodynamics Lattice
介绍了一种利用一维电路量子电动力学阵列实现和探测光子拓扑Chern绝缘体的简单方法。通过周期性地调制阵列的耦合，我们表明，这个一维模型可以映射到一个二维的陈省身绝缘体模型。除了允许光子陈省身绝缘体的研究，这种方法也提供了一个自然的平台，实现实验劳克林的泵的论点。基于拓扑绝缘体的散射理论和输入-输出形式，我们证明了可以直接探测光子边缘态，并且可以从反射系数相位的缠绕数来检测拓扑不变量。
2015-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topolectrical-circuit realization of 4D hexadecapole insulator
最近，量子化偶极子极化理论被扩展到考虑电多极矩，从而导致了多极拓扑绝缘体（TI）的发现。具有鲁棒零维角态的二维（2D）四极和三维（3D）八极TI已经在各种经典系统中实现。然而，由于固有的3D限制，更高维的多极TI，如四维（4D）十六极TI，被认为是非常难以在真实空间中构建，虽然他们的一些性质已经通过合成维度进行了讨论。在这里，我们从理论上提出并实验证明了实现经典的模拟的4D十六极TI的电路的基础上，在完全真实的空间。本文给出了四维十六极电路的显式构造，其中节点的连接可以以任何所需的方式进行，不受局部性和维数的限制。通过直接电路模拟和阻抗测量，观察到了4D电路晶格中由量化的十六极矩保护的间隙角态，并证明了角态的鲁棒性。我们的工作为研究实空间中的高阶/高维拓扑物理提供了一条新的途径。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall
Piecewise-terminated spherical topological insulator as a virtual breadboard for Majorana circuitry
我们考虑了球形拓扑绝缘体的表面态，该绝缘体在球形表面的不同区域被超导性或铁磁性分段终止。这种终止分别通过破坏U（1）粒子数对称性或时间反演对称性来间隙表面态。不同终止的表面区域之间的接口和trijunctions可以主机的传播和绑定马约拉纳模式，和有限大小的球形系统，使其易于通过精确对角化的Bogoliubov-de Gennes哈密顿截断希尔伯特空间内的数值分析。因此，创造性的终止模式允许一个原型的各种马约拉纳电路，计算能量谱和绘制本征函数的球面。我们开发了这种方法的计算框架，建立一个虚拟的试验板马约拉纳电路，并将其应用到电路的利益，包括马约拉纳模拟马赫-曾德尔干涉仪。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Mott Insulators
我们考虑蜂窝晶格上具有排斥相互作用的扩展哈伯德模型以及从半填充的半金属相到Mott绝缘相的转变。特别地，由于第二近邻排斥相互作用的令人沮丧的性质，分别在无自旋和有自旋费米子模型中发现了显示量子霍尔效应和量子自旋霍尔效应的拓扑Mott相.我们提出的平均场相图，并考虑内的随机相位近似（RPA）的波动的影响。泛函重整化群分析也表明这些态比拓扑平凡的Mott绝缘态更有优势。
2007-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gain and loss induced topological insulating phase in a non Hermitian electrical circuit
在某些非厄米特系统中，当存在增益和损耗时，具有实本征频率的系统的拓扑相位的研究已经有了相当大的努力。然而，在量子或光子系统中实验实现这种非厄米拓扑绝缘体是具有挑战性的，因为难以引入受控的增益和损耗。另一方面，有源电路元件的广泛选择为我们在电路中设计非厄米拓扑绝缘体提供了前所未有的方便和灵活性。在这里，我们报告的实验实现的一维（1D）的非厄米拓扑电路，表现出拓扑保护的边缘状态纯粹引起的增益和损失。我们表明，通过调整电路中的正/负电阻的值，我们的系统可以在不同的拓扑相区域之间切换。拓扑边缘状态和接口状态观察到在电路的边缘和平凡和非平凡的电路之间的接口，这表现为一个突出的阻抗峰值在中间的间隙频率拓扑鲁棒的电路参数的变化。我们的工作打开了一个新的网关主动可控拓扑系统。
2022-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling a crystalline topological insulator in a Weyl semimetal with time-reversal symmetry
我们认为一个自然的概括的晶格模型的周期性阵列的两层，A和B，由傅[物理学评论快报。106，106802（2011）]作为晶体绝缘体的原型。该模型具有时间反演对称性和破缺反演对称性。我们发现，当层内次近邻跳跃ta2，a = A，B消失，该模型支持外尔半金属相的范围很广的剩余模型参数。当考虑ta2的影响时，拓扑结晶绝缘相发生在Weyl半金属内。通过映射到一个有效的外尔哈密顿量，我们得到了一些分析结果的相图以及外尔半金属的光谱中的节点的结构。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of two-dimensional weak topological insulators
报道了在具有宇称时间和手征对称性的无自旋Su-Schrieffer-Heeger电路中实现二维弱拓扑绝缘体（WTI）的实验结果.采用强和弱$\mathbb{Z}_2$拓扑指数解释了调制中心对称电路形变时，出现的一个Dirac半金属（DSM）相和四个WTI相的实验结果.在DSM阶段，发现狄拉克锥具有高度各向异性，没有固定在任何高对称点上，但可以在布里渊区内广泛移动，最终导致WTI之间的相变。此外，我们通过设计空间非均匀的节点连接，观察到了一对平带畴壁态。我们的工作提供了二维WTI的第一个实验证据，这大大推进了我们对拓扑绝缘体的强弱性质，平坦带的鲁棒性以及Dirac锥的巡游和各向异性特征的理解。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall
Observation of Klein bottle quadrupole topological insulators in electric circuits
本文在电路中实验观测到克莱因瓶四极拓扑绝缘体，通过理论计算与实验验证了非对称滑移对称性对拓扑性质的影响，连接了凝聚态物理与电路系统。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Designing atomic-scale resistive circuits in topological insulators through vacancy-induced localized modes
School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Wilczek Quantum Center, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大物理与天文学院吴健雄量子中心）
利用拓扑绝缘体中空位诱导的局域电子激发，设计原子级电阻电路并预测其电阻特性。
2025-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Second Order Topological Insulator State in Hexagonal Lattices and its Abundant Material Candidates
我们提出了两种在无自旋六角晶格中实现二阶拓扑绝缘体（SOTI）态的机制，六方晶格的化学修饰和反Kekulé/Kekulé畸变。相应地，我们构建了两个模型，并证明了在反演对称性（$\textit{P}$）和时间反演对称性（$\textit{T}$）的存在下，由第二Stiefel-Whitney类$w_2$表征的SOTI态的非平凡能带拓扑。基于这两种机制，利用第一性原理计算和对称性分析，我们预测了三类实轻元素材料候选者，氢化和卤化的2D六方IV族材料XY（X=C、Si、Ge、Sn，Y=H、F、Cl），2D六方V族材料（蓝色磷烯、蓝色砷烯和黑色磷烯、黑色砷烯），以及最近实验合成的反Kekulé/Kekulé有序石墨烯和硅烯/锗烯/锡烯的对应物。我们明确地证明了非平凡的拓扑不变量和存在的受保护的角状态与分数电荷的这些候选人与巨大的体带隙（高达3.5 eV），这可以方便的STM的实验验证。我们的方法和提出的丰富的真实材料候选人将大大丰富二维SOTI和促进其有趣的物理研究。
2021-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric circuit simulations of $n$th-Chern insulators in $2n$-dimensional space and their non-Hermitian generalizations for arbitral $n$
我们证明了任意偶数维空间中Dirac系统的拓扑相可以用带运算放大器的$LC$电路来模拟。用$n$ -th Chern数刻画了$2n$维空间中超立方晶格的晶格哈密顿量.边界状态由$2n-1$维空间中的Weyl理论描述。通过测量导纳谱，可以很好地观察到它们。它们不同于先前报道的解纠缠的$n$ -th Chern绝缘体，其中$n$ -th Chern数是第一个Chern数的乘积.结果被推广到非厄米系统与复杂的狄拉克质量。非厄米$n$ -th陈数仍然是量化的复杂狄拉克质量。
2019-05-26 cond-mat.mes-hall hep-th
Minimal circuit for a flux-controlled Majorana qubit in a quantum spin-Hall insulator
我们构造了一个最小的电路，基于顶部transmon设计，在二维拓扑绝缘体的边缘旋转由四个Majorana零模形成的量子比特。与编织操作不同，一般旋转没有拓扑保护，但它们确实允许完整表征马约拉纳量子比特的相干时间。旋转由通过库珀对盒中的一对分裂的约瑟夫森结的通量的变化来控制，而不需要调节栅极电压。马约拉纳量子比特的拉比振荡可以通过包围库珀对盒的微波腔的谐振频率的振荡来监测。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chern insulators for electromagnetic waves in electrical circuit networks
由电容器和电感器组成的周期网络已被证明具有关于入射电磁波的拓扑性质。在这里，我们开发了一个类比之间的数学描述的波传播在这样的网络和模型的马约拉纳费米子跳跃的晶格。使用这个类比，我们提出了简单的电气网络架构，实现陈绝缘相位的电磁波。这样的陈省身绝缘网络具有用于一系列信号频率的体间隙，其易于调谐，并且表现出拓扑保护的手性边缘模式，其穿过间隙并且对扰动是鲁棒的。必要的时间反演对称性破缺是通过包括一类弱耗散霍尔电阻元件，我们详细描述其物理实现。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect in Magnetic Doped Topological Insulators and Ferromagnetic Spin-Gapless Semiconductors -- A Perspective Review
量子反常霍尔效应是电子学/自旋电子学输运应用中的无耗散手征边缘态的标志，可以在具有大自旋轨道耦合和强内禀磁化的材料中实现。在Halfman开创性的提议之后，已经提出了几种模型来控制/增强自旋轨道耦合和内禀磁交换相互作用。本文在简要介绍了无脊椎费米子的Halfton模型之后，重点讨论了以下三种基本的量子反常Hall模型：（i）磁掺杂拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3薄膜的低能有效四带模型，（ii）磁性吸附原子的石墨烯的四带紧束缚模型，和（iii）具有蜂窝（kagome）晶格的铁磁自旋无隙半导体的两（三）带自旋紧束缚模型，其中基态是本征铁磁的。这些模型涵盖了二维Dirac材料中的无自旋、有自旋和自旋简并的Dirac点，其中各种质量项打开带隙并导致量子反常霍尔效应。重点讨论了铁磁交换作用驱动的拓扑相变及其与自旋轨道耦合的相互作用，讨论了对质量项性质的各种对称性约束以及这些模型的具体化。我们希望这项研究将有助于阐明量子反常霍尔材料的基本理论观点。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric circuits for non-Hermitian Chern insulators
我们分析了非厄米特的Halfton模型，其中自旋轨道相互作用是非厄米特的。狄拉克质量变得复杂。我们建议实现它的$LC$电路与运算放大器。拓扑相变被发现发生在一个临界点，其中实部的散装光谱是关闭的。当质量的实部为零时，陈氏数的值会改变。在纳米晶体的拓扑相中，出现两个非厄米手性边缘，连接分离良好的传导带和价带。手性边缘状态的出现是由阻抗的强烈增强发出信号。值得注意的是，可以通过测量一点阻抗来观察向左或向右的手征边缘。此外，还可以通过两点阻抗的相位来区分它们。也就是说，阻抗的相位在非厄米系统中获得动力学自由度。
2019-07-31 cond-mat.mes-hall
Realization of the square-root higher-order topological insulator in electric circuits
高阶拓扑绝缘体（HOTI）代表了物质的一个新阶段，其特性超越了传统的体-边界对应，引起了广泛的关注。使用平方根运算，有人建议，一个平方根HOTI可能会出现在一个混合蜂窝-kagome晶格。在这里，我们报告的第一个实验实现的平方根HOTI拓扑LC电路。我们从理论上和实验上证明了平方根HOTI从其母体中继承了波函数的特征，角态被钉扎到非零能量。体极化充分表征了其拓扑特征。为了直接测量有限能量角模，我们在每个节点上引入额外的接地电感。我们的研究结果实验证实了新兴的平方根HOTI和铺平了道路，实现奇异的拓扑相位，是具有挑战性的观察凝聚态物理。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Higher-order topological electric circuits and topological corner resonance on the breathing Kagome and pyrochlore lattices
已知电路用于实现拓扑四极绝缘体。我们探索由电容器和电感器组成的电路，形成呼吸的可果微和烧绿石晶格。在紧束缚模型中，它们具有三相（平凡绝缘体、高阶拓扑绝缘体和金属相）。拓扑相的特征在于零能量角态的出现。拓扑相变诱导连续调谐电容，这是可能的，通过使用可变电容器。研究发现，当一个节点位于拓扑相位的一个角点时，两点阻抗会产生巨大的谐振峰。这是检测拓扑相变的良好信号。我们还表明，拓扑角谐振是强大的随机电容和电感。此外，电路的尺寸可以非常小，以实现拓扑相位和拓扑相变。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall
Integration of topological insulator Josephson junctions in superconducting qubit circuits
将半导体约瑟夫森结（JJ）集成到超导量子线路中，为混合量子比特提供了一个通用的平台，并提供了一种强有力的方法来探测奇异的准粒子激发。最近的建议，使用电路量子电动力学（cQED）来检测拓扑超导激励集成的新拓扑材料在这样的电路。在这里，我们报告的实现超导transmon量子比特与$(Bi_{0.06}Sb_{0.94})_{2}Te_{3}$拓扑绝缘体（TI）的JJ使用超高真空制造技术。我们的衬底上的微波损耗与单片集成的硬掩模，用于选择性区域生长的TI纳米结构，意味着微秒限制弛豫时间，从而与强耦合cQED的兼容性。我们使用腔-量子比特相互作用来证明基于TI的transmons的约瑟夫森能量与它们的JJ维度成比例，并证明量子比特控制以及时间量子相干性。我们的结果铺平了道路，先进的研究拓扑材料在这两个新的约瑟夫森和拓扑量子比特。
2021-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Local photocurrent generation in thin films of the topological insulator Bi2Se3
本文报道了用分子束外延技术生长的Bi_2Se_3薄膜的光电特性。这些薄膜被图案化成电路，典型的延伸范围为数十微米。在空间分辨实验中，我们观察到亚微米光电流模式与积极和消极的幅度。图案与所施加的偏置电压无关，但它们取决于电路的宽度。我们解释的图案起源于当地的光电流产生由于潜在的波动。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall
Origins of microwave losses in superconducting circuits made with silicon-on-insulator substrates
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内埃勒研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, LETI（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国替代能源和原子能委员会、技术研究与创新实验室）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG, PHELIQS（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国替代能源和原子能委员会、格勒诺布尔理工学院、研究信息与气体研究所、物理与量子电子学实验室）
该研究揭示低温下标准电阻率SOI衬底比高阻SOI衬底更优，明确高阻SOI衬底的主导损耗机制为界面寄生薄层导电，通过引入陷阱可抑制该损耗，为超导纳米机电系统开发提供了可行衬底方案。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Hermitian topology in monitored quantum circuits
我们证明，真正的非厄米拓扑相位和相应的拓扑相变可以自然地实现监测量子线路，例证了范式的非厄米苏-施里弗-海格尔模型。我们模拟这个模型的一维链的无自旋电子在酉动力学下演变，并定期测量，随机调用。非厄米拓扑是可见的拓扑不变量适应的情况下，监测电路。例如，非厄米特的Su-Schrieffer-Heeger模型的监控实现的拓扑相图是从监控系统的有效哈密顿量计算的双正交极化获得的。重要的是，我们的监控电路实现允许直接访问稳态双正交期望值的通用可观的，因此，测量一个真正的非厄米模型的物理特性。我们希望我们的结果更普遍地适用于广泛的模型，主机非厄米拓扑相位。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall
Topological insulators in strained graphene at weak interaction
讨论了应变非掺杂石墨烯中电子间弱相互作用时电子基态的性质。在提供了应变诱导轴向磁场的晶格实现后，我们数值求解了无自旋费米子间弱次近邻排斥下时间反演对称性破缺量子反常霍尔序参量的自洽解.在均匀和非均匀轴向磁场中均得到了反常霍尔态，其序参量的空间分布与轴向磁场本身的序参量的空间分布相似。当包括电子自旋时，时间反转对称的反常自旋霍尔态在半填充时在能量上变得稍微优选，但是额外的反常霍尔分量应该在有限掺杂时发展。
2013-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Site-wise manipulations and Mott insulator-superfluid transition of interacting photons using superconducting circuit simulators
格点中相互作用玻色子的玻色-哈伯德模型（BHM）是多体物理学的一个典范，它表现出整数填充时的莫特绝缘体-超流转变.在这里，量子模拟器的BHM使用超导电路的建议。具体地，支持微波光子的超导传输线谐振器耦合到电荷量子位以形成BHM的一个位点，并且相邻位点通过可调谐耦合器连接。为了获得从超导电路的BHM的映射，我们专注于色散制度的激发保持光子。标准微扰理论的实现，以定位的参数范围内的MI-SF过渡可以模拟。该模拟器允许单站点操作，我们通过考虑两种情况来说明此功能，其中单站点操作可以驱动MI-SF转换。这种过渡可以通过平均场分析来分析，并且实现了精确的对角化以提供准确的结果。光子密度的变化和保真度度量清楚地显示了跃迁的特征。该模拟器的实验实现和其他可能的应用进行了讨论。
2014-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Invariants of a Filling-Enforced Quantum Band Insulator
传统的离子/共价复合绝缘体是由电子数和系统体积之间的相互作用产生的。另一方面，在量子霍尔效应系统之外的常规拓扑绝缘体通常不显示这样的极化。相反，它们可以经历一个相变到一个普通的绝缘体，保持电子填充。然而，在一些晶体绝缘体中，称为填充增强量子带绝缘体（feQBI），电子填充可以决定绝缘基态中的非平凡拓扑。目前，很少有人知道feQBI和传统的拓扑不变量之间的关系。在这项工作中，我们研究这样的关系，一个特别有趣的例子，是实现在空间群106与无自旋电子的半填充feQBI。我们证明了空间群106中填充为2的任意4带feQBI必有非平凡的拓扑不变量，即$\mathbb{Z}_2$滑移不变量，因而必有量子化的磁电极化率$θ=π$ .因此，我们发现了一个三维的例子，其中电子填充和能带拓扑结构是绑定的。这样的锁定提出了有趣的问题，在描述平凡和拓扑相位之间的过渡带反转范式的一般性。
2021-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Towards a hybrid 3D transmon qubit with topological insulator-based Josephson junctions
该研究利用拓扑绝缘体约瑟夫森结构建混合3D transmon量子比特，通过系统表征和高质量腔体测量，探索栅极可调性与噪声鲁棒性等新功能。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Topologically-enforced bifurcations in superconducting circuits
拓扑绝缘体和超导体与非线性动力学领域的关系还没有得到广泛的探索。为了解决这个问题，我们采用了苏-施里弗-希格模型，一个典型的例子，一个拓扑绝缘体的线性耦合几何，并使其非线性的超导电路的上下文中。因此，该系统表现出拓扑强制分岔的拓扑控制参数的函数，这最终引起混沌动力学，分离的阶段，表现出明确的拓扑特征。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-Orbit-Free Topological Insulators
在这次诺贝尔研讨会的演讲中，我们回顾了以前对一类没有自旋轨道耦合的介电常数不变绝缘体的研究。这些可以在本质上无自旋的系统中实现，例如光子晶体和超冷原子。这些绝缘体中的一些也不具有时间反演对称性，即，相关的对称性是纯晶体的。然而，拓扑相位存在，其特征在于其强大的表面模式。为了描述这些相位，我们引入了（a）半镜手性的概念：一个整数不变量，其特征在于在3D布里渊区的半镜平面，和（b）弯曲陈数：传统的Thouless-Kohmoto-Nightingale-Nijs不变量推广到弯曲的2D流形。像其他众所周知的拓扑相一样，它们的能带拓扑由Berry相的晶体类似物揭示，即，在布里渊区的某些不可收缩的环路上的平行传输。我们还确定了某些拓扑相位没有任何强大的表面模式-它们是唯一的区别平行运输沿弯曲的循环，其形状是由对称群。最后，我们描述了外尔半金属相，中间两个不同的，有间隙的阶段。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hybrid magnon -- Nambu-Goldstone excitations in topological superconductor/ferromagnetic insulator thin-film heterostructures
研究揭示了拓扑超导体/铁磁绝缘体异质结构中磁极与奈曼-戈尔登激发的耦合机制，为超导自旋电子学发展提供新动力。
2026-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Patterning Superconductivity in a Topological Insulator
虽然拓扑超导体被预测为容错量子计算提供构建模块，但剩下的挑战之一是找到一个方便的实验平台，允许电路图案化。我们发现，超导性可以直接图案化到Bi $_2$ Se $_3$纳米结构与钯（Pd）的选择性掺杂。超导区域通过使用电子束光刻在纳米结构的顶部上沉积Pd，然后原位退火来限定。在低温下的电输运测量显示部分或全部超导转变，这取决于掺杂条件。结构表征技术表明，Pd仍然局限于目标区域，使得在这种拓扑材料中图案化任意形状的超导电路成为可能。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Spin injection from topological insulator tunnel-coupled to metallic leads
我们从理论上研究了二维和三维拓扑绝缘体（TI）隧道耦合到金属引线的螺旋边缘状态，并表明它们的输运性质受到接触的强烈影响，因为后者起着热浴的作用，并诱导TI的螺旋状态中的电子的阻尼和弛豫。一个简单的结构，产生一个纯自旋电流的外部电路提出。传递到外部电路的电流和自旋电流取决于特征长度之间的关系：由于隧穿的阻尼长度、接触长度以及在3D TI的情况下由动量散射引起的平均自由程和自旋弛豫长度。如果由于隧穿引起的阻尼长度是最小的，则电流和自旋电流在2D TI中与电导量子成比例，并且在3D TI中与电导量子乘以接触宽度与费米波长的比率成比例。
2013-07-12 cond-mat.mes-hall
Switchable quantized conductance in topological insulators revealed by the Shockley-Ramo theorem
具有有序保护拓扑有序的晶体，如拓扑绝缘体，即使在室温下存在无序，也能保证相干自旋和电荷输运现象。尽管如此，在集成电路中应用拓扑表面态的主要障碍是清晰、可靠和直接的读出，而与体中的主要载流子密度无关。在这里，我们演示了如何图像和读出的螺旋表面模式的原型拓扑绝缘体Bi 2Se 3和BiSbTe 3的局部电导。我们应用Shockley-Ramo定理设计了一个光电探测电路，对无带隙表面态进行了探测，并意外地发现了1 e ~ 2/h的精确电导量子化。这种前所未有的响应是局部自旋极化输运的明显特征，并且它可以通过静电场效应打开和关闭。宏观的全局读出方案基于位移电流电阻率，并且不需要电极之间的相干输运。6它为进一步研究非平凡的无带隙系统（如Weyl半金属和量子自旋霍尔绝缘体）提供了一个可推广的平台。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall
Self-Trapped Polarons and Topological Defects in a Topological Mott Insulator
拓扑量子系统中的多体相互作用可以产生新的物质相，这些相同时表现出丰富的空间特征和拓扑性质。在这项工作中，我们考虑无自旋费米子的棋盘格与最近和次近邻相互作用。我们计算了半填充时的相图，特别是相互作用引起的量子反常霍尔相。我们研究了系统在无公度填充使用一个不受限制的Hartree-Fock anomalies和报告丰富的动物园的解决方案，如自陷极化子和域壁以上的相互作用引起的拓扑绝缘体。我们发现，作为相互作用引起的拓扑结构和拓扑缺陷之间的相互作用的结果，这些域壁分离两个阶段与相反的拓扑不变量和主机拓扑保护的手性边缘状态。最后，我们讨论了实验前景，观察这些新的现象在量子模拟器的基础上，激光修饰的里德伯原子在光晶格。
2020-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Topological circuits of inductors and capacitors
交流（ac）电路可以具有由对称性保护的电磁边缘模式，类似于拓扑带绝缘体或半金属。如何制作这样的拓扑电路？本文通过分析一系列由电感（L）和电容（C）组成的拓扑电路，说明了一种特殊的设计思想。所有的例子都使用统一的方法处理的基础上拉格朗日和动态$H$ -矩阵。首先，积木和置换布线在一维中使用简单的电路，SSH传输线和编织的梯子类似于冰盘模型也被称为$π$通量阶梯。然后，更一般的积木（环路和星）和布线方案（$m$ -移位）介绍。讨论了突现赝自旋自由度和综合规范场的关键概念，阐明了它们与量子格点哈密顿量的联系。为了简化更复杂电路的设计和表示，引入了一种图形表示法。然后，这些构建块用于构建更高维度的拓扑电路。这些例子包括二维的Halfton的陈氏绝缘体的电路模拟和具有有限第二陈氏数的四维量子霍尔绝缘体。基于$H$ -矩阵讨论了边缘模的拓扑不变量和对称性保护。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Electric control of emergent magnonic spin current and dynamic multiferroicity in magnetic insulators at finite temperatures
将热能转换成磁振子自旋电流和/或有效电极化的强度有望实现新的器件功能。本文提出了一种利用空间不均匀的外部静态电场在均匀温度下产生和控制开路磁子自旋电流和有效多铁性的方法。这个领域施加到一个铁磁绝缘体的Dzyaloshinskiii-Moriya型耦合局部变化的磁振子色散和修改的密度的热激发磁振子在一个区域的规模的字段的不均匀性。由此产生的磁振子密度梯度可以看作是有效磁振子温度梯度。这种有效的热梯度与局部磁振子色散一起导致开路、电场控制的磁振子自旋电流。事实上，对于外部电场的适度变化，预测的磁振子自旋电流是由可比的外部温度梯度产生的自旋（塞贝克）电流的规模。由成熟的数值支持的分析方法证实，有限的温度和不均匀的电场对于这种新出现的非平衡现象都是必要的。该提议可以集成在磁振子和多铁性电路中，例如使用例如纳米图案化将热转换成电控纯自旋电流，而不需要在纳米尺度上产生大的热梯度。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Exploring topological phase transition andWeyl physics in five dimensions with electric circuits
外尔半金属是具有无隙电子激发的物质相，它们受到拓扑和对称性的保护。它们的性质取决于系统的维数。理论上已经证明，在拓扑相变过程中，五维（5D）Weyl半金属出现类似于三维情况的新相。然而，这种现象的实验观察仍然是一个巨大的挑战，因为可调的5D系统是非常难以在真实空间中构建。在这里，我们在完全真实的空间中构建5D电路平台，并在五个维度中实验观察拓扑相变。不仅实验上观察到了Yang单极子和链接Weyl表面，而且还证明了五维空间中的各种相变，如从正常绝缘体到两个Weyl表面的Hopf链接，再到5D拓扑绝缘体的相变。所展示的五个维度的拓扑相变利用了高维Weyl物理学的概念来控制工程电路中的电信号。
2022-09-18 cond-mat.mes-hall
