费米子分数量子陈绝缘体中的手性引力子模式

手性引力子模式是分数量子霍尔(FQH)液体的标志性集体激发态。然而在晶格体系中,由于保护其免于衰变的连续对称性消失,其存在性仍是一个亟待解决的关键问题——尤其是在过渡金属二硫族化合物和菱面体五层石墨烯中实现分数量子陈绝缘体(FCI)的研究取得最新进展的背景下。本研究通过理论与数值计算相结合的方式,首次在费米型FCI中系统论证了引力子模式的存在。该团队首先在费米子哈珀-霍夫施塔特(HH)模型中推导出晶格应力张量算符,该算符在平带极限下可捕获引力子态。重要的是,该团队发现此类晶格应力张量算符与晶格四极密度关联函数存在深刻联系,这一结论可推广至一般陈能带体系。随后通过从低磁通HH模型插值到具有拓扑平带的棋盘格模型,该团队明确展示了FQH与FCI手性引力子模式间的绝热连通性。特别是借助最先进的矩阵乘积态和精确对角化模拟,即使在没有连续对称性且存在双磁转子连续谱散射的情况下,该团队仍获得有力证据表明手性引力子模式在FCI中具有长寿命激发特性。通过精细的有限尺寸分析,该团队证明晶格会为引力子模式产生有限但较小的本征衰减率。最后,该团队讨论了该成果对固态体系及冷原子实验中实现FCI相引力子模式探索的指导意义。
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提交arXiv: 2026-01-08 18:18

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