易平面量子自旋霍尔态与 s 波超导体之间由带宽控制的量子相变

量子自旋霍尔态可理解为自发 O(3) 对称性破缺。O(3) 序参量矢量的拓扑斯格明子构型携带 2e 电荷，且如先前所示，当其凝聚时会生成超导态。我们证明这一通往超导的拓扑路径在易平面各向异性下依然成立。将 O(3) 对称性降为 O(2)$\times$ Z$_2$ 后，斯格明子让位于携带单位电荷的半子（meron）。基于大规模辅助场量子蒙特卡洛模拟，我们表明在粒子-空穴对称点上，可通过凝聚半子对触发量子自旋霍尔态与 s 波超导体之间的连续直接相变。该结论在强各向异性和弱各向异性极限下均成立。我们的结果可用一个易平面去禁闭量子临界点来解释。然而，与先前量子自旋模型中的研究不同，我们对这一量子临界点的实现守恒 $U(1)$ 电荷，从而斯格明子守恒。