비국소적 페르미온 반발력을 통한 Hubbard-Thouless 펌프의 안정화

비국소적 페르미온 반발력을 통한 Hubbard-Thouless 펌프의 안정화

타임 스탬프 : 14 년 2024 월 9 일 오전 43시 XNUMX 분

하비에르 아르구엘로-루엔고1, 만프레드 J. 마크2,3, 프란체스카 펠라이노2,3, 메이지 레웬 스타 인1,4, 루카 바르비에로5및 세르지 줄리아-파레1

1ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology, Av. Carl Friedrich Gauss 3, 08860 Castelldefels (바르셀로나), 스페인
2Quantenoptik und Quanteinformation 연구소, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Technikerstraße 21a, 6020 인스부르크, 오스트리아
3Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 인스브루크, 오스트리아
4ICREA, 페이지. Lluís Companys 23, 08010 바르셀로나, 스페인
5응축 물질 물리학 및 복합 시스템 연구소, DISAT, Politecnico di Torino, I-10129 Torino, Italy

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추상

Thouless 펌핑은 양자 시스템에서 양자화된 위상 불변성을 조사하는 강력한 개념을 나타냅니다. 우리는 경쟁적인 현장 및 현장 간 상호작용의 존재를 특징으로 하는 일반화된 Rice-Mele Fermi-Hubbard 모델에서 이 메커니즘을 탐구합니다. 현장 반발에 의해 유발된 양자화된 펌핑의 붕괴를 보여주는 최근 실험 및 이론적 결과와는 달리, 우리는 충분히 큰 사이트 간 상호 작용이 Thouless 펌프의 상호 작용 유발 복구를 허용한다는 것을 증명합니다. 우리의 분석은 대규모 상호 작용에서 안정적인 위상 전달의 발생이 모델의 바닥 상태 다이어그램에서 자발적인 결합 순서 파의 존재와 연결되어 있음을 추가로 보여줍니다. 마지막으로, 새로 도입된 Thouless 펌프를 구현하기 위해 광학 격자의 초저온 자기 원자를 기반으로 하는 구체적인 실험 설정에 대해 논의합니다. 우리의 결과는 상호 작용하는 양자 시스템에서 Thouless 펌프를 안정화하는 새로운 메커니즘을 제공합니다.

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주요 이미지: 이 연구에서 고려한 페르미온 사슬의 상호작용 평면에서 단열 수송 특성의 스케치. 경쟁 효과로 인해 대규모 현장 $U$ 및 사이트 간 $V$ 상호 작용에서 안정적인 양자화 토폴로지 전송을 관찰할 수 있습니다.

인기 요약

토폴로지 단계는 궁극적으로 로컬 결함에 견고한 토폴로지 불변의 존재와 관련된 놀라운 전역 특성으로 인해 최근 몇 년 동안 큰 관심을 끌었습니다. 상호작용하지 않는 입자 시스템에 대한 토폴로지가 존재하는 반면, 다체 상호작용을 추가하면 훨씬 더 이국적인 현상이 발생할 것으로 예상됩니다. 이러한 맥락에서 우리는 1차원 페르미온 시스템의 상호 작용으로 유발된 위상학적 특성에 대한 수치적 증거를 제공하고 모델을 양자 시뮬레이션하기 위한 실험 설정을 제안합니다.

1차원 격자 시스템의 경우 전역 위상 불변의 존재는 Thouless 펌프로 알려진 현상인 순환 역학 실험에서 입자의 양자화된 이동을 통해 나타납니다. 이 연구에서 우리는 현장 및 가장 가까운 이웃 반발에 영향을 받는 페르미온 사슬에서 이러한 주기적인 수송 역학을 수치적으로 시뮬레이션하여 시스템이 어떤 상호 작용 값에 대해 토폴로지인지 식별합니다. 즉, 각 주기에서 정수량의 입자를 수송합니다. 역학의. 이전 이론 및 실험 연구에서 보고된 것처럼 현장 및 현장 간 상호 작용으로 인해 단독으로 고려할 때 양자화된 전송이 없음에도 불구하고 이 두 용어의 동시 존재는 상호 작용이 증가하는 이국적인 체제로 이어진다는 것을 발견했습니다. 토폴로지 Thouless 펌프. 우리는 또한 광학 격자에 갇힌 자기 원자가 이러한 물리학을 양자 시뮬레이션하는 주요 플랫폼임을 보여줍니다.

이 연구는 반발성 페르미온 상호작용이 근본적으로 Thouless 펌프에 해롭지 않다는 것을 보여 주며, 상호작용에 의해 유발된 1차원 위상 수송의 회복을 실험적으로 관찰할 수 있는 가능성을 열어줍니다.

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인용

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위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2024-03-16 01:49:46). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

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