拓扑学与对称性破缺相遇:隐序、本征无隙拓扑态及有限温度拓扑相变
自发现拓扑缺陷驱动的相变以来,物质相的划分范围已显著超越金兹堡-朗道自发对称性破缺(SSB)范式。尤其是在量子多体基态(多为有能隙系统中)发现的内禀拓扑序与对称性保护拓扑(SPT)序。但这些现象通常被视为零温特性,其在于无能隙基态或对抗热涨落时的鲁棒性仍是待解难题。本研究提出了一种构建具有SSB关联隐秩序的SPT型态的显式方案:该态在适当边界呈现(准)长程关联但体相保持短程有序;具有SSB关联的基态简并性;以及体相非局域弦序特征。应用该方案,研究人员预言了伊辛类与BKT类两类有限温SPT相变——尽管体相不存在发散关联长度,但仍会出现常规临界迹象。具有隐伊辛序的态存在能隙,而与BKT-SPT相变关联的另一SPT态具有隐U(1)或XY序,构成与无能隙Goldstone模关联的本征无能隙SPT态。具体而言,该工作讨论具有全局ℤ2或U(1)对称性的自旋系统,其耦合于构成环气体模型的链接变量。通过将该系统映射至伊辛规范理论,研究人员证实所构建的一个SPT相对应T=0时的Higgs-SPT相——该研究证明其在有限温下仍保持稳定。该工作为系统探寻隐秩序SPT相(包括无能隙体系)开辟了新路径,并引发思考:是否存在天然(有限温)自旋液体候选物可实现Higgs-SPT类的隐秩序。
