量子力学系统的希尔伯特空间可以具有非平凡几何,这一认识导致人们在单粒子和多粒子量子系统中发现了大量新奇现象。特别是,与单粒子波函数相关的几何考虑导致了非相互作用拓扑绝缘体 (TI) 的最初发现和最终分类 [1 – 4] ,以及对这些相中缺陷相关特性的研究 [5 – 8] 。另一方面,在分数量子霍尔系统 (FQHS) [9,10] 和分数陈绝缘体 (FCI) [11,12] 的框架内,研究了拓扑与占据非平凡单粒子态的粒子间相互作用之间相互作用所产生的迷人物理。然而,由于后者的关联性质,建立单粒子和多粒子层面上非平凡几何的作用之间的直接关系一直很困难。在本文中,我们展示了二维 (2D) 单粒子能带结构的非平凡几何与相关 Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 超导体的响应特性之间的明确联系 [13] 。特别地,我们表明,在用大质量狄拉克模型描述正常态的二维系统中,超导态遵循修改的通量量子化条件,从而产生分数通量涡旋以及非常规约瑟夫森响应。必须强调的是,超导态与正常态没有扰动关系。但是,正如我们在下面所展示的,使用 BCS 变分假设可以处理相变两侧的几何作用。流形量子化源于这样一个事实:在块体超导体内部深处,序参量的整体相位是恒定的。在传统的
高动力石墨烯托管带有线性色散的无质量电荷载体为电子光学现象提供了有希望的平台。受到介电光学微腔物理学的启发,在这些物理学中,可以通过腔形形状对光子发射特性进行有效调节,因此我们研究了在变形的微型货币圆柱柱中捕获的DIRAC DIRAC费米子谐振状态的相应机制,并将其定向发射。在此类石墨烯设备中,后门电压为模拟不同的有效屈光指标提供了附加的可调参数,从而在边界处提供相应的菲涅尔定律。此外,基于单层和双层石墨烯的腔分别表现出klein-和抗Klein隧道,导致相对于居住时间和导致的空腔状态的发射率明显差异。此外,我们发现各种不同的排放特性,具体取决于源载体进入空腔的位置。将量子机械模拟与光射线跟踪和相应的相空间分析相结合,我们证明了在单层石墨烯系统中部端部中发射的电荷载体的强烈结合,并且可以将其与镜头效应相关联。对于双层石墨烯而言,谐振态的捕获更有效,并且发射特性确实取决于源位置。
我们报告了在特殊设计的二维超材料中观察到由Terahertz Laser辐射激发的圆形棘轮效应,该二维超材料由沉积在带有三角形动物阵列的几层石墨烯栅极上的石墨烯单层组成。我们表明,具有空间不对称的定期驱动的迪拉克费米恩系统将A.C.转换为A.C.动力变成华盛顿电流,当辐射螺旋被切换时,其方向会逆转。室温和2.54 THz的辐射频率证明了圆形棘轮效应。表明,棘轮电流幅度可以通过图案和均匀的后门电压来控制。根据棘轮电流形成的电子和等离子机理的开发微观理论,对结果进行了分析。
3 量子比特和量子门 13 3.1 量子比特. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.5 内积 . ... ..................................................................................................................................................................38 3.9 按位内积 .................................................................................................................................................................39
3 量子比特和量子门 8 3.1 量子比特 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.2 埃尔米特共轭 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.3 酉矩阵和量子门 . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.4 复共轭、埃尔米特共轭、转置和酉性之间的关系 . . . . . . . . . . . . . . 11 3.5 内积 . ... ..................................................................................................................................................................22 3.9 按位内积 .................................................................................................................................................................23
为了阐明 SiNRs/Ag(110) 中 1D 狄拉克带的起源,我们将 SiNRs/Ag(110) 的展开能带结构投影到不同的原子层,如图 S4(a)-S4(d) 所示。可以看出,狄拉克带主要位于表面 Si 层,在最顶层的 Ag 层只有少量的剩余信号。最顶层 Ag 层中的剩余信号表示 Si 和 Ag 之间的有限能带杂化。第 8 个 Ag 层仅包含 Ag(110) 的体能带,如图 S4(c) 所示。通过比较图 S4(a) 和 S4(c),我们还可以得出结论,狄拉克带附近强度较高的能带来自 Ag(110) 的体能带。事实上,由于我们计算中的平板几何形状,这些能带来自 Ag 体 sp2 能带的子能带。为了研究狄拉克能带的轨道组成,我们将展开的能带结构投影到 Si s 和 Si ad 原子的不同轨道上,如图 S4(e)-S4(l) 所示,发现狄拉克能带主要由 Si spz 轨道组成。这些结果与我们的 TB 分析结果一致,即 Si s 和 Si ad 原子的 pz 轨道是解耦的。
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长期以来一直在寻求二维(2D)狄拉克半学和随之而来的超导性,但很少报道。据信,由于其内在的轻质和金属性,光元素材料有可能实现这一目标。在这里,基于最近合成的β12氢化唯一的唯一苯二酚,我们研究了其名为β12 -b 5 h 3的对应物。我们的第一个原理计算表明它具有良好的稳定性。β12-b 5 H 3是一个稀缺的狄拉克半学,表明了从三个狄拉克锥到单个狄拉克锥的应变可调相变。此外,β12-B 5 H 3也是一种上语音介导的超导体,超导临界温度为32.4 k,并且在外部应变下可以进一步提高到42 K。补充了双重可调性的狄拉克费米和超导性的同意,揭示了β12-b 5 h 3是一个有吸引力的平台,可以在2D DIRAC半学或超导性或超级传导性或相互作用带来的外来物理学中研究量子相变。
Valleytronics是一个研究领域,利用电子自由度来进行信息处理和存储。强的山谷极化对于现实的山谷应用至关重要。在这里,我们预测,基于二维(2D)山谷材料的多合一隧道交界处的倾斜dirac费米子驱动的隧道谷效应(TVHE)。这些隧道连接中电极和间隔区域的不同掺杂导致隧道式迪拉克费米子的动量滤波,从而产生依赖于dirac-cone倾斜的强横向山谷霍尔电流。使用现有2D谷材料的参数,我们证明了这种TVE比先前报道的固有浆果曲率机制所引起的电视强得多。最后,我们预测,具有适当设计的设备参数(例如间隔宽度和传输方向)可以在隧道交界处发生共振隧道,从而可以显着增强山谷霍尔角。我们的工作开辟了一种新的方法,以在现实的谷化系统中产生山谷两极分化。