拓扑超导体中的时间反演不变性涡旋与引力理论中的Z2拓扑结构

该研究团队在时间反演对称涡旋存在的情况下研究了一种拓扑超导体。Bogoliubov-de-Genne(BdG)哈密顿量的本征模展现出ℤ₂拓扑结构:具有奇数绕数的时反演对称涡旋会在涡旋与边缘处支撑一对螺旋马约拉纳零模,而偶数绕数时则不存在此类零模。研究人员发现这种ℤ₂结构可解释为一种涌现的引力效应——当将超导间隙函数视作2+1维引力理论中的空间标架分量时,可明确将BdG方程转化为耦合非平凡引力背景的狄拉克方程。研究结果表明,涡旋核心会诱导产生引力曲率,其总通量以π整数倍量子化,反映了ℤ₂拓扑结构。尽管曲率在涡旋核心外处处为零,但由于引力阿哈罗诺夫-玻姆效应,费米子谱仍对总曲率通量保持敏感。

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