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拓扑与对称性保护的全维超扩散传输

介观与纳米尺度物理 2025-11-14 v1 量子物理

摘要

超扩散是一种异常的传输行为。最近提出了一种称为"节点机制"的新型机制,可诱导量子模型中的超扩散。然而,现有的该节点机制实现仅基于精细调谐的人工哈密顿量,使得实验观测面临重大挑战。本文我们提出了一类广泛的模型,用于在不同空间维度的凝聚态系统中生成可能实现的超扩散。一种稳健的节点结构从itinerant电子与局部杂质轨道之间的杂化中产生,由电子能带的固有对称性和拓扑性保护。我们推导了电导的通用标度定律,GLγG \sim L^{-\gamma},揭示了该指数如何由节点结构的维数(DnodeD_{\text{node}})及其阶数nn,以及系统维数(D)(D)在高温下或费米面维数(DFD^F)在低温下的关系决定。通过数值模拟,我们在各种模型中验证了这些标度关系,包括基于石墨烯和多Weyl半导体的模型,发现理论与计算指数之间存在良好一致性。除了电导的标度,我们的框架预测了一系列可实验验证的特征,尤其是线性温度电阻率(ρT\rho \sim T)和发散低频光学电导率(σ(ω)ωγ1\sigma(\omega) \sim \omega^{\gamma -1}),为发现和工程化 quantum材料中的异常传输提供了实际途径。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.09629,
  title  = {Superdiffusive transport protected by topology and symmetry in all dimensions},
  author = {Shaofeng Huang and Yu-Peng Wang and Jie Ren and Chen Fang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.09629},
  year   = {2025}
}

备注

25 pages, 7 figures