更高阶拓扑系统及其次对称保护拓扑性
介观与纳米尺度物理
2026-01-09 v1
摘要
对称性与拓扑性是拓扑物理中的基本原则。最近，次对称保护拓扑性的思想被提出——即在部分原始对称性被破坏后，剩余的子对称性子集继续保护特定的边界态——在此基础上，我们将次对称保护拓扑性扩展到更高阶拓扑系统，从次阶拓扑绝缘体到半金属性。通过引入作用于单个子格的次对称性保护扰动，选择性地保留特定的拓扑边界态，我们运用数值与解析方法跟踪这些态及其拓扑特征，并指出状态分辨的四极矩可诊断哪些角落或棱模式仍保持拓扑性。作为次阶拓扑绝缘体的代表性例子，我们以 Benalcazar-Bernevig-Hughes 模型为起点。我们表明，在次对称性保护扰动下，次对称性保护的角态保持在零能量并维持量化的状态分辨四极矩。相比之下，次对称性破坏边界上的角态偏离零能量并丧失其量化特性。我们进一步将该框架扩展到三维次阶拓扑半金属性，由次阶拓扑绝缘体层堆叠而成，分析在次对称性保护扰动下，次阶费米弧态——这些棱局域模式链接bulk Dirac 点的投影——如何演化。虽然在次对称性破坏扰动下，一个次阶费米弧态变为无规化并丧失其四极性，而另一个次阶费米弧态则保留旋对称性并保持量化的四极性。
引用
@article{arxiv.2512.17694,
title = {Higher-Order Topological Systems and Their Sub-Symmetry-Protected Topology},
author = {Myungjun Kang and Wonjun Sung and Sonu Verma and Sangmo Cheon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17694},
year = {2026}
}