探测密度矩阵的拓扑性质

量子态的混合性通常被视为观测量拓扑量子化的对立面。例如，在对称保护拓扑绝缘体中，所谓的 Thouless 绝热泵中输运电荷的精确量子化在任何有限温度下都会被解除。在此，我们表明某些可直接观测的多体关联子在一维混合高斯量子态中保持了拓扑不变量的完整性。我们的方法依赖于多体动量平移算符的期望值，并导出一个物理可观测量——“系综几何相位”（ensemble geometric phase, EGP）——它代表了热力学极限下混合量子态的真正几何相位。在循环协议中，EGP 提供了一个拓扑量子化的可观测量，用于探测密度矩阵中被环绕的谱奇点（“纯度隙”闭合点）。尽管我们确认 EGP 的多体本质是关键要素，我们仍提出了一种概念上简单的干涉测量装置，以便在超冷原子介观系综实验中直接测量后者。