从分数量子陈绝缘体到 Tao-Thouless 态的绝热路径

鉴于从整数量子霍尔效应到分数量子霍尔效应的演化，拓扑绝缘体研究的下一个前沿是探究拓扑平带被分数填充时会发生什么。一个尤为紧迫的问题是，在 1/3 填充的陈平带中是否存在 Laughlin 态的晶格类比，即所谓的陈–Laughlin 态。答案关键取决于电子–电子相互作用的形式，其可产生各种竞争的基态，如 Laughlin、条纹/向列、仿射子与部分子态。遗憾的是，由于缺乏适当的序参量，难以将这些候选基态中的任何一种精确表征为确切基态。在此，我们提出，从分数量子陈绝缘体到 Tao-Thouless 态（即薄环极限下 Laughlin 态的根划分态）存在绝热路径，可作为陈–Laughlin 态的有效序参量。具体而言，通过设计先变换电子–电子相互作用再取薄环极限的分段混合绝热路径，表明具有最近邻相互作用的陈平带在 1/3 填充时确实可承载陈–Laughlin 态。该方法可推广至 Jain 序列其他一般填充下可能的分数量子陈绝缘体（FCI）。