量子霍尔双层中激子的任意子超流性

分数量子霍尔流体中的带电任意子由于连续的磁平移对称性而必然是无色散的。然而，中性任意子可以有色散，从而在掺杂到有限密度时产生更丰富的可能“子”态空间。我们讨论了这种物理在量子霍尔双层中的一种自然实现，其中具有分数统计的有限密度激子被认为会产生“任意子激子超流性”，即任意子超导性的电荷中性类似物。在由两个 Laughlin $\nu = 1/3$ 态组成的平衡双层中，最小的层间激子携带任意子交换统计。我们认为，这些激子的有限密度会产生一个与特定体拓扑序和边缘谱缝合的激子超流体。这种超流性在直接过渡到 Halperin $(112)$ 态附近，以及在总填充 $\nu_\text{T} = 2\times \frac{n}{2n+1}$ 的双层 Jain 序列中的类似过渡附近，应该最为稳健。这些拓扑相变可以用 Chern-Simons QED$_3$ 来描述，由此我们推导出此类相变附近任意子超流性的几个新颖且普遍的性质，包括在层不平衡分数 $\delta\nu$ 处，超流刚度异常大，为 $\kappa_\text{s} \propto |\delta\nu|^{1/2}$。我们构建的相图的一个显著特征是由底层复合费米面驱动的空间对称性破缺的普遍性。我们的结果可以用现有的实验技术直接检验。我们将理论与现有数据进行了比较，并对未来的测量做出了具体预测，包括在掺杂更高 Jain 分数时的高赝自旋激子超流体。