Stabilizzazione delle pompe Hubbard-Thouless attraverso la repulsione fermionica non locale

Stabilizzazione delle pompe Hubbard-Thouless attraverso la repulsione fermionica non locale

Timestamp: 14 marzo 2024 9:43

Javier Argüello-Luengo1, Manfred J.Mark2,3, Francesca Ferlaino2,3, Maciej Lewenstein1,4, Luca Barbiero5e Sergi Julia-Farré1

1ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology, Av. Carl Friedrich Gauss 3, 08860 Castelldefels (Barcelona), Spagna
2Istituto per la Quantenoptik und Quanteninformation, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Technikerstraße 21a, 6020 Innsbruck, Austria
3Istituto di fisica sperimentale, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria
4ICREA, pag. Lluís Companys 23, 08010 Barcellona, ​​Spagna
5Istituto di Fisica della Materia Condensata e Sistemi Complessi, DISAT, Politecnico di Torino, I-10129 Torino, Italia

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Astratto

Il pompaggio senza valori rappresenta un concetto potente per sondare gli invarianti topologici quantizzati nei sistemi quantistici. Esploriamo questo meccanismo in un modello generalizzato Rice-Mele Fermi-Hubbard caratterizzato dalla presenza di interazioni concorrenti in loco e tra siti. Contrariamente ai recenti risultati sperimentali e teorici, che mostrano una rottura del pompaggio quantizzato indotto dalla repulsione in loco, dimostriamo che interazioni intersito sufficientemente grandi consentono un recupero indotto dall'interazione delle pompe Thouless. La nostra analisi rivela inoltre che il verificarsi di un trasporto topologico stabile in grandi interazioni è collegato alla presenza di un'onda di ordine di legame spontanea nel diagramma di fase dello stato fondamentale del modello. Infine, discutiamo un apparato sperimentale concreto basato su atomi magnetici ultrafreddi in un reticolo ottico per realizzare la pompa Thouless appena introdotta. I nostri risultati forniscono un nuovo meccanismo per stabilizzare le pompe Thouless nei sistemi quantistici interagenti.

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Immagine in primo piano: schizzo delle proprietà di trasporto adiabatico nel piano interagente della catena fermionica considerata in questo lavoro. Un trasporto topologico quantizzato stabile può essere osservato in ampie interazioni $U$ in loco e $V$ tra siti a causa di effetti concorrenti.

Riepilogo popolare

Le fasi topologiche hanno suscitato grande interesse negli ultimi anni a causa delle loro sorprendenti proprietà globali, legate in ultima analisi alla presenza di un invariante topologico robusto alle imperfezioni locali. Sebbene esista una topologia per sistemi di particelle non interagenti, si prevede che l’aggiunta di interazioni a molti corpi porterà a fenomeni ancora più esotici. In questo contesto, forniamo prove numeriche delle proprietà topologiche indotte dall'interazione di sistemi fermionici unidimensionali e proponiamo un apparato sperimentale per simulare quantistica il modello.

Per i sistemi reticolari unidimensionali, la presenza di un invariante topologico globale si manifesta attraverso il trasporto quantizzato di particelle negli esperimenti di dinamica ciclica, un fenomeno noto come pompa di Thouless. In questo lavoro, simuliamo numericamente queste dinamiche di trasporto periodico in una catena di fermioni soggetti sia alla repulsione in loco che a quella del vicino più vicino, per identificare per quali valori di interazioni il sistema è topologico, cioè trasporta una quantità intera di particelle su ogni ciclo della dinamica. Troviamo che, nonostante le interazioni in sito e tra siti comportino l'assenza di trasporto quantizzato se considerate da sole, come riportato in precedenti lavori teorici e sperimentali, la presenza simultanea di questi due termini porta a regimi esotici in cui l'aumento delle interazioni porta ad un recupero del Pompa Thouless topologica. Mostriamo anche che gli atomi magnetici intrappolati in un reticolo ottico rappresentano una piattaforma privilegiata per simulare questa fisica quantistica.

Questo lavoro mostra che le interazioni fermioniche repulsive non sono fondamentalmente dannose per le pompe Thouless, aprendo la possibilità di osservare sperimentalmente un recupero indotto dall'interazione del trasporto topologico unidimensionale.

► dati BibTeX

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Citato da

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Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2024-03-16 01:49:46). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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