从相干动力学平衡拓扑系统量子化霍尔响应的方案

二维拓扑不同的绝缘体由拓扑无能隙点分隔，这些点在三维动量空间中以 Weyl 点的形式存在。因此，在二维哈密顿量中跨越两个不同相的缓慢变化参数必然经历能隙闭合过程，这阻碍了内禀物理可观测量——霍尔响应——达到平衡。为了平衡霍尔响应，人们引入了工程激光噪声，代价是破坏了量子相干性。这里我们展示一种新的方案，在哈密顿量从拓扑平庸区缓慢调谐到非平庸区时，通过纯相干动力学来平衡量子化霍尔响应。我们展示了影响平衡过程的要素，包括电场开启的时序、其强度以及末态哈密顿量的能带色散。我们进一步将该方法应用于三维 Weyl 半金属，并发现尽管存在 underlying 无能隙能带结构，霍尔响应仍达到平衡。我们的发现不仅为观测二维拓扑相变，也为在超冷原子气体中观测和控制 Weyl 半金属奠定了理论基础。