掺杂手性自旋液体——拓扑超导体还是手性金属？

我们指出三角晶格上存在两种不同的手性自旋液体态，并讨论掺杂它们时预期的导电态。这些标记为 CS1 和 CS2 的态关联于两种不同的拓扑序，具有不同边缘态，尽管它们都自发破缺时间反演对称性并展现相同的量子化自旋霍尔电导。虽然 CSL1 与 Kalmeyer-Laughlin 态相关，CSL2 是 Kitaev 的 16 重分类中的 $\nu=4$ 成员。两种态都在自旋的 Abrikosov 费米子表示中描述，掺杂效应可通过引入带电 holon 来探究。掺杂 CSL2 时，带电 holon 的凝聚导致拓扑 d+id 超导体。然而掺杂 CSL1 时，形成鲜明对比，可能出现两种不同情形：第一，若 holon 凝聚，得到具有加倍原胞和有限霍尔电导的手性金属。但在第二种新颖情形中，内禀磁通随掺杂调整，holon 形成玻色整数量子霍尔（BIQH）态。值得注意的是，后一相与 $d+id$ 超导体相同。此时 Mott 绝缘体到超导体的转变关联于 holon 的整数量子霍尔平台转变的玻色变体。我们将上述两种情形联系到近期关于三角晶格上掺杂手性自旋液体的两项数值研究。我们的工作厘清了拓扑超导体、手性自旋液体与量子临界性之间的复杂关系。