涡旋能力：理想分数量子陈绝缘体的统一判据
强关联电子
2024-04-22 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
分数量子陈绝缘体在具有陈带的晶体系统中实现了分数量子霍尔效应 (FQHE) 的显著物理。已知最低朗道能级 (LLL) 承载 FQHE，但并非所有陈带都适合实现分数量子陈绝缘体 (FCI)。先前稳定 FCI 的方法侧重于通过动量空间判据来模仿 LLL。此处我们转而采取实空间视角，引入涡旋能力 (vortexability) 的概念。可涡旋陈带容许一个固定算符，该算符将涡旋引入任意带波函数，同时使态完全保持在同一个带内。可涡旋带容许 FCI 态的试探波函数，类似于 Laughlin 态。在无色散且相互作用程足够短的情况下，这些 FCI 态是基态——与 Berry 曲率的分布无关。可涡旋带比 LLL 更为一般，我们展示了一个构造它们的方案。我们在基于石墨烯的系统中展示了多样的示例，无论有无磁场、具有任意陈数。一类特殊的可涡旋带被证明等价于动量空间的“迹条件”或“理想带条件”。此外，我们还识别出一种超越该判据的更一般形式的涡旋能力。我们引入了一种修正的度量，量化对一般涡旋能力的偏离，可应用于一般陈带以识别有前景的 FCI 平台。
引用
@article{arxiv.2209.15023,
title = {Vortexability: A Unifying Criterion for Ideal Fractional Chern Insulators},
author = {Patrick J. Ledwith and Ashvin Vishwanath and Daniel E. Parker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.15023},
year = {2024}
}
备注
9 pages, 3 figures main text. 26 pages, 4 figures including supplement. Corrections to example E2 of V1