无谱隧穿平带中任意强度相互作用导致的分数化量化
介观与纳米尺度物理
2026-04-30 v2 强关联电子
摘要
分数量子异常哈尔（FQAH）效应作为分数量子霍尔效应的晶格类比，为实现容错量子计算并深化拓扑与强相关性相互作用的理解提供了独特途径。现有研究以理想平坦 Chern 带为范式，这类带在能带拓扑与局部量子几何上模仿洛伦兹带。然而，鉴于晶体体系中布洛赫能带的无限潜力，FQAH 状态是否可能在远离此范式的情形下出现 remains a significant open question。本文转向具有 (i) 能带拓扑未定义、(ii) 非量化Berry 通量、(iii) 在能带触点处出现发散量子几何、(iv) 布洛赫区（BZ）中量子几何高度波动且远离理想状态的无谱平带类。我们的精确对角化与密度矩阵重整群计算明确显示 FQAH 相位对相互作用强度几乎不敏感，持续从弱相互作用到强相互作用区间稳定存在。我们发现 FQAH 状态的稳定性并不唯一与触点处奇异性或 BZ 平均量子几何波动相关，而是通过自发形成载流子分布不均匀性来适应奇异且波动的量子几何景观；当其被抑制时，伴随着加权 Berry 通量的下降。我们的工作揭示了局部量子几何与 many-body 相关性之间的深刻相互作用，显著拓展了 FQAH 效应及相关现象的探索空间。
引用
@article{arxiv.2512.15041,
title = {Fractional quantization by interaction of arbitrary strength in gapless flat bands with divergent quantum geometry},
author = {Wenqi Yang and Dawei Zhai and Wang Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.15041},
year = {2026}
}
备注
Improved discussions for carrier occupation around the singular touching point by making connections to two-band quantum metric. Included more results in the supplementary materials