非局所的なフェルミオン反発によるハバード・サウレスポンプの安定化

非局所的なフェルミオン反発によるハバード・サウレスポンプの安定化

ハビエル・アルグエロ=ルエンゴ1, マンフレッド・J・マーク2,3, フランチェスカ・フェルライノ2,3, マチェイ・ルウェンシュタイン1,4, ルカ・バルビエロ5, セルジ・ジュリア・ファレ1

1ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques、バルセロナ科学技術研究所、Av。 カールフリードリヒガウス3、08860 Castelldefels(バルセロナ)、スペイン
2Institut für Quantenoptik und Quanteninformation、Österreichische Akademie der Wissenschaften、Technikerstraße 21a、6020 インスブルック、オーストリア
3Institut für Experimentalphysik、Universität Innsbruck、Technikerstraße 25、6020 インスブルック、オーストリア
4ICREA、ページLluísCompanys23、08010バルセロナ、スペイン
5凝縮物物理学および複雑システム研究所、DISAT、トリノ工科大学、I-10129 トリノ、イタリア

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抽象

サウレスポンピングは、量子システムにおける量子化されたトポロジカル不変量を調査するための強力な概念を表します。我々は、競合するオンサイト相互作用とサイト間相互作用の存在を特徴とする一般化ライス・メレ・フェルミ・ハバードモデルでこのメカニズムを調査します。オンサイトの反発によって引き起こされる量子化ポンピングの崩壊を示す最近の実験結果と理論結果とは対照的に、十分に大きなサイト間相互作用が相互作用によってサウレスポンプの回復を可能にすることを証明しました。我々の解析により、大規模な相互作用における安定したトポロジカル輸送の発生が、モデルの基底状態状態図における自発的な結合秩序波の存在と関連していることがさらに明らかになりました。最後に、新しく導入された Thouless ポンプを実現するための、光格子内の極低温磁性原子に基づく具体的な実験セットアップについて説明します。私たちの結果は、相互作用する量子システムにおいてサウレスポンプを安定化させる新しいメカニズムを提供します。

トポロジカル位相は、その顕著なグローバル特性により近年大きな関心を集めており、最終的には局所的な不完全性に対してロバストなトポロジカル不変量の存在に関連しています。トポロジーは相互作用しない粒子の系に存在しますが、多体相互作用の追加により、さらにエキゾチックな現象が生じることが予想されます。これに関連して、我々は、一次元フェルミオン系の相互作用誘起トポロジカル特性の数値的証拠を提供し、モデルを量子シミュレーションするための実験設定を提案します。

1 次元格子系の場合、大域的トポロジカル不変量の存在は、周期力学実験における粒子の量子化輸送、つまりサウレス ポンプとして知られる現象を通じて明らかになります。この研究では、オンサイト反発と最近傍反発の両方を受けるフェルミ粒子の連鎖におけるこれらの周期的な輸送ダイナミクスを数値的にシミュレートし、相互作用のどの値に対してシステムがトポロジカルであるかを特定します。つまり、各サイクルで整数量の粒子を輸送します。ダイナミクスの。以前の理論的および実験的研究で報告されているように、オンサイトおよびサイト間の相互作用は単独で考慮すると量子化輸送の欠如をもたらすにもかかわらず、これら2つの項が同時に存在すると、相互作用の増加がエネルギーの回復につながるエキゾチックな領域につながることがわかりました。トポロジカルサウレスポンプ。また、光格子に閉じ込められた磁性原子が、これらの物理学を量子的にシミュレートするための主要なプラットフォームであることも示します。

この研究は、反発フェルミオン相互作用がサウレスポンプにとって基本的に有害ではないことを示し、相互作用による一次元トポロジカル輸送の回復を実験的に観察する可能性を切り開きます。

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によって引用

[1] Sergi Julià-Farré、Javier Argüello-Luengo、Loïc Henriet、Alexandre Dauphin、「二量体化リュードベリピンセットアレイの相互作用によって保護された量子化サウレスポンプ」、 arXiv:2402.09311, (2024).

[2] Ashirbad Padhan および Tapan Mishra、「準周期チェーンにおける無秩序駆動の Thouless チャージ ポンプ」、 arXiv:2312.16568, (2023).

上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2024-03-16 01:49:46)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

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