基于量子淬火的 $Z_{2}$ Floquet 拓扑相的动力学表征

一般 $d$ 维 Floquet 拓扑相的完整表征通常很困难，因为需要整个驱动周期内微运动的信息。在最近的工作 [L. Zhang 等, Phys. Rev. Lett. 125, 183001 (2020)] 中，提出了一种实验可行的动力学探测方案，利用量子淬灭来表征整数 Floquet 拓扑相。然而，该理论仍远未完善，特别是对于自由费米子 Floquet 拓扑相，其状态也可由 $Z_{2}$ 不变量表征。在此，我们发展了首个完整且统一的动力学表征理论，用于不同维度和十重对称类的 $Z_{2}$ Floquet 拓扑相，通过将系统从平凡静态初态经突然改变参数并开启周期驱动淬灭至 Floquet 拓扑区。通过测量 Floquet 能带的极小信息（经由 strooscopic 时间平均自旋极化），我们表明在布里渊区某些离散动量上出现的拓扑自旋织构图案——称为 $0$ 或 $\pi$ 能隙最高阶能带反转面——提供了一种可测量的动力学 $Z_{2}$ Floquet 不变量，它唯一确定相应准能量隙中的 Floquet 边界模并表征 $Z_{2}$ Floquet 拓扑。我们理论的应用通过当前量子模拟实验中可访问的一维和二维模型加以说明。我们的工作提供了一种高度可行的方法来探测 $Z_{2}$ Floquet 拓扑，并完成了对全部十重类 Floquet 拓扑相的动力学表征，这将推进理论与实验研究。