二维准周期系统中随心所欲的拓扑相变

本文中我们探究了准周期性在陈绝缘体范式模型中的效应。我们识别出大量拓扑相变并基于谱与局域化性质对其表征。与无关联无序不同，能隙闭合与重开的拓扑跃迁可由准周期性诱导。这些跃迁可分隔差异显著的相，包括（i）平凡与陈绝缘体，二者在能隙边缘均具弹道态；（ii）能隙边缘具临界态的陈绝缘体；或（iii）分别具有弹道与局域化能隙边缘态的陈绝缘体与平凡绝缘体。跃迁（i）类似于洁净极限拓扑跃迁，因能隙边缘态的弹道特性，但同时近似于（准）无序驱动的拓扑安德森绝缘体现象。另一方面，跃迁（ii）与（iii）无洁净极限对应。此外，准周期性也可诱导进入平凡态的拓扑跃迁，其能隙闭合且不重开，该情形更近似于无关联无序中所观察到的现象。然而，我们发现此类跃迁亦可能非常规，因其可伴随中间金属性与临界相的出现，其中陈数未被量子化。我们的结果表明，当对简单陈绝缘体施加准周期调制时，可获得此前实验未实现且理论未预测的丰富拓扑相变。此类模型此前已在广泛不同平台上实验实现，包括光晶格及光子或声学介质，其中可引入准周期性效应。所揭示的拓扑相变原则上可利用最先进技术实验观测。