高阶拓扑奇点奇异性与高维合成晶格中的半整数霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2025-05-15 v1 其他凝聚态物理
光学
量子物理
摘要
最近的进展在构建合成维度方面为探索高维物质的奇异拓扑态提供了强大的工具。本文报告了在2j+1（空间-时间）维度中，仅存在单个或奇数个 Dirac 圆锥时，由n阶拓扑绝缘体在(2j+n)维合成晶格边界态中实现的奇异性及其关联的半整数量化霍尔电导。我们通过将“嵌套”Wilson 环理论与高度对称动量处的时间反演极化相结合，建立了一般的体-边界对应关系，从而提取出一组Z2拓扑不变量，用于确定高阶边界 Dirac 圆锥的数量及其位置。我们发展了一种支持此类高阶拓扑奇异性的哈密顿量的通用构造方法。此外，我们提出了一种基于光子合成维度的实验实现方案，并提供了一种通过传输光谱探测关联半整数霍尔电导的方法。本工作实现并表征了一般高维高阶拓扑绝缘体中的奇异性，为通过操控 Dirac 圆锥探索基本物理及可能的器件应用开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2505.08820,
title = {Higher-order Topological Parity Anomaly and Half-integer Hall Effect in High-dimensional Synthetic Lattices},
author = {Xian-Hao Wei and Xi-Wang Luo and Guang-Can Guo and Zheng-Wei Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.08820},
year = {2025}
}
备注
5 pages, 4 figures, with 15 page Supplementary information