《Physical Review B》：非厄米拓撲邊緣模拓撲元組的逆向構建
近日，我院微納電子材料與新型信息器件課題組曾波文博士在關于非厄米拓撲邊緣態的拓撲表征取得重要進展。研究結果顯示邊緣態可看成本征方程的特殊解，從而在非厄米SSH模型中得到非厄米邊緣態的一般解，并逆向構建拓撲元組分別表征邊緣態的存在性和空間分布，為邊緣態的調控和應用、拓撲局域和非厄米局域的競爭提供了全面的理解。論文以《Inverse design of winding tuple for non-Hermitian topological edge modes》為題，以Letters形式發表于凝聚態物理頂級期刊《Physical Review B》。曾波文博士和華中科技大學胡勇教授為該論文的共同通訊作者，長沙理工大學物理與電子科學學院為共同通訊單位。
圖1 拓撲局域和非厄米局域化的競爭。
拓撲局域化與非厄米局域化在非厄米晶體系統中的相互作用，導致拓撲邊緣態呈現出多樣化的形態分布，這為調控邊緣態以實現潛在拓撲應用提供了契機。傳統拓撲不變量計算無法提供邊緣態波函數的詳細信息，而精確表征邊緣態作用域并實現其調控恰恰需要這些信息。論文通過將邊緣態看做為特征方程的特定解，推導出擴展型非厄米SSH模型中邊緣態的波函數，進而逆向構建了可同時表征邊緣態存在性及其空間分布的繞數元組。此外，論文定義了等效的譜繞數，該量由不同能帶能量的乘積決定。這種拓撲不變量的逆向設計方法，使得即使在缺乏子晶格對稱性的系統中也能對邊緣態的局域特性進行分類，這將顯著促進不同量子材料與器件研發中邊緣態的調控與利用。
圖2 (a)波矢隨GBZ和BZ演化，(b)表征拓撲邊緣態的拓撲元組。
該項工作得到了湖南省自然科學基金和Innovation Program for Quantum Science and Technology項目的支持。
文章鏈接：https://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/PhysRevB.111.L041406