旋转不变拓扑绝缘体的磁通响应

在拓扑相中引入磁通可以诱导出揭示基态内禀性质的束缚态。在三维 $\mathbb{Z}_2$ 拓扑绝缘体中，量子化的 $\pi$ 磁通会捕获一对一维螺旋模式，而平庸绝缘体则没有。在这项工作中，我们证明，在存在偶数阶旋转对称性 $C_n$ 的情况下，三维能带绝缘体展现出对磁通响应的精细 $\mathbb{Z}_2 \times \mathbb{Z}_2$ 分类。具体而言，它可以容纳两种不同类型的螺旋磁通束缚模式，它们通过角动量来区分。当两种类型的磁通模式共存时，系统并非强拓扑绝缘体，而是一种受 $C_n$ 保护的拓扑晶体绝缘体。基于这一结果，我们提出，这种拓扑相的磁通贯穿纳米线为实现具有多个 $C_n$ 保护的马约拉纳模式的一维晶体拓扑超导体提供了一个天然平台。