二維自旋軌道耦合下拓撲半金屬的量子模擬.pdf

1、拓撲物質(zhì)態(tài)是一大類具有拓撲屬性的，新奇的量子物質(zhì)態(tài)，其不能像傳統(tǒng)的物質(zhì)態(tài)那樣用對稱破缺等理論描述，其拓撲特性可以用拓撲不變量來描述。自上世紀(jì)80年代量子霍爾效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后，其相關(guān)的理論知識和實驗探究得到了廣泛的關(guān)注和研究。尤其在2016年，諾貝爾物理學(xué)獎授予了提出凝聚態(tài)物質(zhì)中拓撲相變和拓撲相的三位物理學(xué)家，從而使拓撲物理學(xué)贏得了更多人的研究熱情。其包括的拓撲絕緣體，拓撲半金屬，拓撲超流、超導(dǎo)等很多拓撲物質(zhì)態(tài)都取得了一定的進展。
　　

2、在冷原子方面，冷原子物理學(xué)是原子物理學(xué)的一個非常重要的分支。冷原子由于其溫度低，運動速度慢，而且原子間的碰撞遠小于熱原子，因此其具有更穩(wěn)定的能級結(jié)構(gòu)和更好的操控性。將冷原子囚禁于由激光相互干涉而形成的周期性網(wǎng)狀勢阱中，即可實現(xiàn)類似于晶體結(jié)構(gòu)的光晶格。光晶格作為一個純凈的、易操控的實驗平臺，已經(jīng)成為一個模擬和研究物質(zhì)態(tài)系統(tǒng)的最便利的工具之一。其廣泛應(yīng)用于磁學(xué)、動力學(xué)及量子學(xué)等學(xué)科，同時在眾多領(lǐng)域內(nèi)都有著重要的應(yīng)用價值。而對于拓撲物質(zhì)態(tài)，我

3、們也可以用光晶格進行有效的模擬和探究，相比于真實的材料，其簡易的可控性和操作性為實驗的實現(xiàn)提供了便利。
　　本文主要在冷原子光晶格中，模擬和研究拓撲半金屬和其它拓撲物質(zhì)態(tài)的性質(zhì)。由冷原子光晶格構(gòu)成的研究系統(tǒng)，在緊束縛近似下，從系統(tǒng)的哈密頓量出發(fā)，通過對角化、傅里葉變換，研究和分析系統(tǒng)在動量空間的能譜，并計算其拓撲不變量，從而確定系統(tǒng)所對應(yīng)的物質(zhì)相。運用降維法，研究其邊緣態(tài)的性質(zhì)，從而驗證所對應(yīng)物質(zhì)相的屬性。另外，文章通過改變二維自