Nielsen-Ninomiya 定理是高能和凝聚态物理中关于手性费米子在静态晶格系统中实现的基本定理。本文我们扩展了动态系统中的定理,其中包括静态极限中的原始 Nielsen-Ninomiya 定理。原始定理对于块体手性费米子来说是行不通的,而新定理由于动态系统固有的块拓扑而允许它们实现。该定理基于对偶性,可以统一处理周期性驱动系统和非厄米系统。我们还给出了受对称性保护的非手性无间隙费米子的扩展定理。最后,作为我们的定理和对偶性的应用,我们预测了一种新型的手性磁效应——非厄米手性磁肤效应。
现代人们对占据空间有界区域的狄拉克费米子物理学的兴趣主要与新型先进材料有关,如拓扑绝缘体 (TI) - 参见评论 [1, 2] 和专著 [3]。TI 的许多令人兴奋的物理现象归因于表面模式的存在,它们也是狄拉克费米子,尽管少一维。假设 3 + 1 维流形中的狄拉克费米子具有一定数量的表面模式。我们真的能通过观察边界看到这些模式吗?与光子的相互作用由费米子的极化张量定义。因此,我们可以将这个问题重新表述为:3 + 1 维极化张量的边界部分与 2 + 1 维费米子的极化张量之间有什么关系?人们通常认为后者至少可以很好地近似前者,参见[4–6]。
可以用从进化生物学借来的适当术语来描述凝结物理学的进展:标点平衡。该术语用于描述物种进化中的突然跳跃,这些进化是由长期(称为停滞的长期)所产生的,几乎没有或没有明显的变化。在1980年代初期,由于发现裂纹的量子大厅的效应,凝结的物质发生了范式转移,并且理论上的预测是,这种系统可以作为一种新兴的现象,既有玻色子也不是玻色子,也不是费米子。之后,长期以来以缓慢的速度以缓慢的节奏进行了实验和理论。将近四十年后,这些发展最终达到了两个精美的实验,共同提供了迄今为止任何人所做的最强大的实验证明[1,2]。每个实验都检测到最简单的变量的任何人,因为它们获得了一个分数相,该相位阶段会在玻色子和费米子之间进行固定。一个实验测量粒子相关性。这项技术测量了粒子喜欢束缚在一起的程度:玻色子束在一起,费米斯喜欢分开,任何人都在介于两者之间做某事。另一个使用互联仪来查明通过环绕另一个粒子在另一个粒子周围获得的相位的相位。该实验利用了颗粒的交换特性。两个玻色子的互换坐标将2的量子机械相添加到总波函数中,而对于两个fermions,其pi和两个人在两个介于两者之间的位置。在2012年,Majorana Fermions的第一个实验签名除了这些简单的人,量子霍尔系统有望实现更多异国情调的人,例如Majorana fermions,它们对它们编织的顺序敏感 - 该属性可以实现量子计算的某些方案[3]。Majorana fermion是其自身的反粒子,于1937年提出,很长一段时间以来,它似乎与凝聚的物理学无关。在21世纪理论的转弯预测[4,5]时,马利亚纳斯也可能发生在冷凝的物质系统中。
现在,我们转向处理量子N粒子系统的不同方法。,而不是首先用两个规范上的构造理论构建经典的场理论,这些场量正在量化第二步,我们现在进行了不同。我们将从玻色子(Fermions)的情况下对许多颗粒的状态的量子机械描述开始。然后,我们基于引入创意和歼灭操作员的引入,转换为量化相当微不足道的职业编号表示。该方案将在第3章中实现Fermions和Bosons。,但在此之前,考虑经典粒子极限的类似多体问题并执行“相空间中的第二个量化”是非常具有启发性的。这是通过引入归功于Klimontovich,CF的微观相空间密度来实现的。等式。 (2.13)以下。 我们将观察到,该数量遵守一个完全类似于将在SEC中得出的费米和玻色子的运动算子的运动方程式的运动方程。 5.2。 这允许对第二个量化的常见统计概念有宝贵的见解。等式。(2.13)以下。我们将观察到,该数量遵守一个完全类似于将在SEC中得出的费米和玻色子的运动算子的运动方程式的运动方程。5.2。这允许对第二个量化的常见统计概念有宝贵的见解。
一个kagome晶格自然具有其电子结构中的Dirac Fermions,Flat Band和Van Hove奇异性。Dirac Fermions编码拓扑结构,平面带偏爱相关现象,例如磁性,而Van Hove的奇异性可以导致对远程多个体型的不稳定性,从而完全可以实现和发现一系列拓扑kagome磁铁,并具有带有exotic特性的超导体。探索kagome材料的最新进展揭示了由于几何,拓扑,自旋和相关性之间的量子相互作用而产生的丰富的新兴现象。在这里,我们回顾了该领域的这些关键发展,从Kagome晶格的基本概念开始,再到Chern和Weyl拓扑磁性的实现,再到各种平坦的多体型相关性,然后再到非常规的电荷密度密度波和超导导性的难题。我们强调了理论思想和实验观察之间的联系,以及kagome磁铁和kagome超导体内的量子相互作用之间的键,以及它们与拓扑绝缘子,拓扑超导体,Weyl Semimetals和高磁性超管制的概念之间的关系。这些发展广泛地桥接了拓扑量子物理学,并将多体物理物质相关联,并在各种散装材料中与拓扑量子问题的前沿相关。
i提供了一种传输矩阵方法,用于dirac方程的折叠式形式表示。i得出了狄拉克纺纱器的反射和传输系数与转化表示中的波函数之间的关系。i为Dirac Fermions开发了与Schrödinger方程的WKB解决方案相同的优雅形式的WKB近似。我的WKB近似是所有订单,包括半古典的转折点。i通过傅立叶方法为带隙工程的傅立叶方法提供了完全2维周期结构的扩展。我通过与Dirac Spinor表示中开发的分析解决方案进行比较来验证所有能量的方法。丰富的附录详细介绍了我对果岭功能的研究,我严格地为dirac方程的fordy-wouthuysen代表制定了自由空间绿色的功能。
在半完整的最低兰道水平上,Halperin-Lee-Lee读取的复合材料费米斯是一个引人入胜的金属相,它是从电子角度出发的强烈相关的“非弗里米液体”。值得注意的是,实验发现,随着量子井的宽度增加,该状态将过渡到分数量子厅状态,自从三十多年前发现以来,其起源一直是一个重要的难题。我们使用系统的变分框架进行详细且准确的定量计算,以配合复合费米子的配对,这些框架紧密模仿了Bardeen-Cooper-Schrieffer超导性的理论。我们的计算表明,(i)随着量子 - 孔宽度的增加,占量子的最低对称子带的单组分复合材料费米·费米(Fermi Sea)将不稳定的不稳定性进入单组P波 - 复合材料的配对状态; (ii)量子孔宽度 - 电子密度平面中的理论相图与实验非常吻合; (iii)量子井的电荷分布中有足够的不对称性破坏了分数量子霍尔的效应,如实验上所观察到的; (iv)两个组件331状态在能量上比单组分配对状态的好处。在四分之一填充的最低兰道水平的宽量子井中也可以看到分数量子大厅效应的证据;在这里,我们的计算表明复合费米子的F波配对状态。提到了各种实验意义。我们进一步研究了等于一个的填充因子的最低兰道水平的玻色子,并表明复合费米子的P波配对不稳定性是携带单个涡流的玻色子,对于短范围以及库仑的相互作用,与精确的焦点研究相一致。通过实验的复合 - 弗里米式 - 贝尔·索菲夫方法的一般一致性为复合feermion配对的概念提供了支持,这是在均匀施加剂纤维效果下的分数量子响应效应的主要机制。
在半填充的最低兰道水平上,Halperin-Lee-Lee读的复合材料式费米斯是一个引人入胜的金属相,它是从电子的角度出发的强烈相关的“非Fermi液体”。值得注意的是,实验发现,随着量子井的宽度增加,该状态将过渡到分数量子霍尔状态,自从三十多年前发现以来,其起源一直是一个重要的难题。我们使用系统的变分框架进行详细而准确的定量计算,以配合复合费米子的配对,这些框架紧密模仿了Bardeen-Cooper-Schrieffer超导性的理论。我们的计算表明(i)随着量子 - 孔宽度的增加,占据量子的最低对称子带的单个成分复合材料费米式海洋井口将不稳定置于单一组件p-波配对的复合材料材料状态; (ii)量子孔宽度 - 电子密度平面中的理论相图与实验非常吻合; (iii)量子井的电荷分布中有足够数量的不对称性破坏了分数量子霍尔的效应,如实验性观察到的; (iv)两个组件331状态在能量上比单个组件配对状态的好处。在四分之一填充的最低兰道水平的宽量子井中已经看到了分数量子厅效应的证据;在这里,我们的计算表明复合费米子的F波配对状态。提到了各种实验意义。我们进一步研究了等于一个的填充因子的最低兰道水平的玻色子,并表明复合费米子的p波配对不稳定性,它们是携带单个通量量子的玻色子,对于短范围以及库仑的相互作用,都与精确的直径研究一致。通过实验的复合 - 弗里米亚 - schrieffer方法的一般一致性为偶数量指填充因子的分数量子霍尔效应的机制提供了支持的概念。