基于嵌套能带反转面的高阶拓扑绝缘体的直接动力学表征

高阶拓扑绝缘体（HOTIs）是指具有拓扑保护的带隙内边界态的系统，这些边界态局域于其 $(d-n)$ 维边界上，其中 $d$ 为系统维度，$n$ 为拓扑阶数。本工作提出一种基于动力学的、相当通用的表征方法，用于一大类 $Z$ 型高阶拓扑绝缘体，且无需特别依赖任何对称性考虑。我们这一创新方法的关键要素，是将量子淬火动力学与动量空间哈密顿量作为 Clifford 代数算符之和（该条件可放宽）的所谓能带反转面（BISs）的嵌套构型相联系，从而能够以平等方式动力学探测每一阶拓扑。鉴于合成拓扑物质的实验可直接测量某些赝自旋纹理的绕数以确定 BISs 的拓扑特征，通过嵌套 BISs 定义的拓扑不变量均在正在进行中的实验可及范围之内。此外，定义高阶拓扑时具备嵌套 BISs 的必要性，为研究和设计高阶拓扑相变提供了独特视角。