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物理学院严忠波副教授在高阶拓扑物态研究领域取得重要理论进展


稿件来源:物理学院 | 作者:物理学院 | 编辑:许佳、郝俊 | 发布日期:2019-11-05 | 阅读次数:


        我校物理学院严忠波副教授最近在关于高阶拓扑物态的研究中提出“高阶拓扑奇宇称超导体”的概念,相关成果于10月24日在线发表于Physical Review Letters。该工作由严忠波副教授独立完成(中山大学为唯一署名单位),得到我校“百人计划人才项目”启动基金的支持。

        体-边对应关系是拓扑物态的一个基本特征。近期新发现的高阶拓扑物态由于呈现出新型的体-边对应关系而受到广泛关注。特别地,由于高阶拓扑超导体允许马约拉纳零模直接出现在二维和三维系统的边界上,这为寻找马约拉纳零模和实现拓扑量子计算提供了新的思路。近两年来,虽然已提出一系列实现高阶拓扑超导体的理论方案,但这些方案或要求超导转变前的正常态具有拓扑非平凡的性质,比如,拓扑绝缘体,或要求混合宇称的超导配对。如果正常态只是普通的金属,而超导配对只有奇宇称或偶宇称型的配对,是否能实现高阶拓扑超导体仍是一个重要的开放问题。

 

以二维为例,当费米面(黑线)和可移除超导配对节点(红点和蓝点,两种颜色表示相反的拓扑荷)具有如图所示的位型,可实现二维二阶拓扑奇宇称超导体

 

        对奇宇称型的超导配对情况,通过理论研究严忠波副教授提供了一个肯定的答案。更为重要的是,他提出实现二阶拓扑奇宇称超导体的普适机制(如上图),此机制图象简单且适用于二维以上的维度。另外,严忠波副教授指出,要在三维实现三阶的拓扑奇宇称超导体,则需要正常态为拓扑半金属。

 

        论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.177001

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