无序对Rice-Mele模型中拓扑电荷泵浦的影响

近期超冷量子气体的实验已在光晶格中成功实现整数量子化拓扑Thouless电荷泵浦。受此进展启发，我们研究静态无序对拓扑Thouless电荷泵浦的影响。我们聚焦于无自旋自由费米子的半填充Rice-Mele模型，并考虑随机对角无序。在瞬时基下，我们计算极化、纠缠谱与局域Chern标记。作为第一个主要结果，我们得出结论：空间积分的局域Chern标记最适于定量确定无序系统中的拓扑相变。在含时模拟中，我们利用时间积分电流获取慢周期驱动系统中的泵浦电荷。作为第二个主要结果，我们观测并刻画了无序驱动的量子化电荷泵浦失效。静态与含时计算泵浦电荷的方法高度一致。拓扑相变发生在给定系统尺寸下所有态均局域化的区域，因此并不依赖于哈密顿量本征态的退局域化-局域化相变。对于单个无序实现，量子化泵浦的失效发生于从洁净系统能隙继承的谱体隙关闭的参数处，导致全局无隙谱。作为第三个主要结果并针对有限尺寸系统分析，我们表明体隙的无序平均严重高估了量子化泵浦的稳定性。更好的估计是能隙分布的典型值，亦称分布众数。