电路系统中 Hopf 绝缘体的实现
介观与纳米尺度物理
2023-02-06 v1 其他凝聚态物理
摘要
三维 (3D) 两带 Hopf 绝缘体是基于 -理论与对称指标等强有力方法之上的拓扑分类之外的一类拓扑相的典型范例。自该类拓扑绝缘相于 2008 年理论提出以来，因其概念新颖性、与纽结理论的联系以及诸多迷人物理性质而备受关注。然而，由于其实现需要特殊形式的长程自旋轨道耦合 (SOC)，迄今尚未在任何三维系统中实现。本文报道了在三维电路系统中长期寻求的 Hopf 绝缘体的首次实验实现。为实现 Hopf 绝缘体，我们构建了可实现 矩阵元的基本伪自旋模块与连接模块，并根据由 Hopf 映射构造的紧束缚 Hopf 绝缘体哈密顿量设计电路网络。通过模拟所设计电路网络的能带结构并计算 Hopf 不变量，我们发现该电路实现了 Hopf 不变量为 的 Hopf 绝缘体。实验中，我们测量了印刷电路板的能带结构，发现体带与拓扑表面态 (TSS) 的观测性质与理论预言吻合良好，验证了 Hopf 绝缘体的体-边界对应。我们的方案使 Hopf 绝缘体的实验研究成为现实，并为实现已知拓扑分类之外更多未被探索的拓扑相打开了大门。
引用
@article{arxiv.2302.01591,
title = {Realization of a Hopf insulator in circuit systems},
author = {Zhu Wang and Xu-Tao Zeng and Yuanchuan Biao and Zhongbo Yan and Rui Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.01591},
year = {2023}
}