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我國首次發現新奇拓撲量子態

我國首次發現新奇拓撲量子態



圖片來自網絡



科技日報記者 吳長鋒



記者從中國科學院合肥物質科學研究院獲悉,該院穩態強磁場中心的郝寧寧研究員課題組,在拓撲新物態研究中取得最新進展,他們發現硫化鐵化合物中存在一種交錯二聚型反鐵磁序,並且這種反鐵磁序會調制體系進入一種新的拓撲物態:拓撲晶體反鐵磁相。相關研究成果日前相繼發表在歐洲物理學會《新物理學雜志》和美國物理學會雜志《物理評論》上。



奇異拓撲量子態的探索和物性研究是近年來凝聚態物理的研究熱點,主要包括拓撲絕緣體,拓撲超導體和拓撲半金屬等。在二維拓撲超導體中,磁通渦旋可以產生並束縛魯棒的能量嚴格為零的準粒子態,稱為馬約拉納零模,對應高能物理中的馬約拉納費米子。馬約拉納費米子是電中性的,具有自共軛的性質,因而其反粒子就是它本身。尤其重要的是馬約拉納費米子滿足非阿貝爾的分數統計,因而在拓撲量子計算上有廣闊的應用前景。



研究人員通過在超冷原子光晶格中引入p和d軌道來模擬和研究多軌道的超流性質。由於晶體對稱性的引入,拓撲物態衍生出多種具有獨特性質的分支,進而電子結構會被強烈的重構,會表現出很多新的特征,並且這些新特征和晶體的對稱性破缺具有深刻的內在關聯。研究人員發現,這種新的拓撲物態是由一種新的對稱性保護的,並且非對稱的時間反演對稱性來源於反鐵磁序導致的平移對稱性破缺。



這一研究將為今後包含電荷、自旋和軌道有序的系統中研究新奇的拓撲量子態提供了明確的指導和參照。



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