由非线性Chern数表征的非线性诱导拓扑相变
介观与纳米尺度物理
2023-08-01 v1 其他凝聚态物理
光学
摘要
正如 Chern 数对量子霍尔效应的表征所首次展示的那样，拓扑为 realization 凝聚态系统不受无序存在影响的鲁棒性质提供了指导原则。体-边界对应保证了在体具有非零拓扑不变量的拓扑系统中出现无隙边界模。尽管近期一些研究提出了将拓扑概念扩展到非线性系统（如光子学和电路）的可能性，但拓扑不变量的非线性对应物尚未被理解。在此，我们基于二维系统中的非线性特征值问题提出 Chern 数的非线性推广，并揭示了弱非线性 regime 之外的体-边界对应。具体而言，我们发现了非线性诱导的拓扑相变，其中拓扑边缘模的存在依赖于振荡模的振幅。我们提出并分析了一个非线性 Chern 绝缘体的最小模型，其精确体解可解析求得，并指出了非线性 Chern 数对振幅的依赖性，对此我们在连续极限下确认了体-边界对应的非线性对应物。因此，我们的结果揭示了与线性 regime 绝热断开的真正非线性拓扑相的存在，显示了将物质拓扑分类范围向非线性 regime 拓展的前景。
引用
@article{arxiv.2307.16827,
title = {Nonlinearity-induced topological phase transition characterized by the nonlinear Chern number},
author = {Kazuki Sone and Motohiko Ezawa and Yuto Ashida and Nobuyuki Yoshioka and Takahiro Sagawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.16827},
year = {2023}
}
备注
10+21 pages, 6+9 figures