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Enregistrement W2003095492 · doi:10.1103/physrevb.87.155114

Symmetry protected topological orders and the group cohomology of their symmetry group

2013· article· en· W2003095492 sur OpenAlexafffund
Xie Chen, Zheng‐Cheng Gu, Zheng-Xin Liu, Xiao-Gang Wen

Notice bibliographique

RevuePhysical Review B · 2013
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueTopological Materials and Phenomena
Établissements canadiensPerimeter Institute
Organismes subventionnairesDivision of Materials ResearchInstitut Périmètre de physique théoriqueIndustry CanadaNational Natural Science Foundation of ChinaGovernment of CanadaNational Science Foundation
Mots-clésPhysicsTopological insulatorDegenerate energy levelsHomogeneous spaceSigma modelGlobal symmetrySymmetry protected topological orderSymmetry groupTopological orderLattice (music)Quantum mechanicsMathematical physicsTopology (electrical circuits)Nonlinear systemSymmetry breakingQuantumSpontaneous symmetry breakingGeometryCombinatoricsMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Symmetry protected topological (SPT) phases are gapped short-range-entangled quantum phases with a symmetry $G$. They can all be smoothly connected to the same trivial product state if we break the symmetry. The Haldane phase of spin-1 chain is the first example of SPT phases which is protected by $\mathit{SO}(3)$ spin rotation symmetry. The topological insulator is another example of SPT phases which are protected by $U(1)$ and time-reversal symmetries. In this paper, we show that interacting bosonic SPT phases can be systematically described by group cohomology theory: Distinct $d$-dimensional bosonic SPT phases with on-site symmetry $G$ (which may contain antiunitary time-reversal symmetry) can be labeled by the elements in ${\mathcal{H}}^{1+d}[G,{U}_{T}(1)]$, the Borel $(1+d)$-group-cohomology classes of $G$ over the $G$ module ${U}_{T}(1)$. Our theory, which leads to explicit ground-state wave functions and commuting projector Hamiltonians, is based on a new type of topological term that generalizes the topological $\ensuremath{\theta}$ term in continuous nonlinear $\ensuremath{\sigma}$ models to lattice nonlinear $\ensuremath{\sigma}$ models. The boundary excitations of the nontrivial SPT phases are described by lattice nonlinear $\ensuremath{\sigma}$ models with a nonlocal Lagrangian term that generalizes the Wess-Zumino-Witten term for continuous nonlinear $\ensuremath{\sigma}$ models. As a result, the symmetry $G$ must be realized as a non-on-site symmetry for the low-energy boundary excitations, and those boundary states must be gapless or degenerate. As an application of our result, we can use ${\mathcal{H}}^{1+d}[U(1)\ensuremath{\rtimes}{Z}_{2}^{T},{U}_{T}(1)]$ to obtain interacting bosonic topological insulators (protected by time reversal ${Z}_{2}^{T}$ and boson number conservation), which contain one nontrivial phase in one-dimensional (1D) or 2D and three in 3D. We also obtain interacting bosonic topological superconductors (protected by time-reversal symmetry only), in term of ${\mathcal{H}}^{1+d}[{Z}_{2}^{T},{U}_{T}(1)]$, which contain one nontrivial phase in odd spatial dimensions and none for even dimensions. Our result is much more general than the above two examples, since it is for any symmetry group. For example, we can use ${\mathcal{H}}^{1+d}[U(1)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{Z}_{2}^{T},{U}_{T}(1)]$ to construct the SPT phases of integer spin systems with time-reversal and $U(1)$ spin rotation symmetry, which contain three nontrivial SPT phases in 1D, none in 2D, and seven in 3D. Even more generally, we find that the different bosonic symmetry breaking short-range-entangled phases are labeled by the following three mathematical objects: $({G}_{H},{G}_{\ensuremath{\Psi}},{\mathcal{H}}^{1+d}[{G}_{\ensuremath{\Psi}},{U}_{T}(1)])$, where ${G}_{H}$ is the symmetry group of the Hamiltonian and ${G}_{\ensuremath{\Psi}}$ the symmetry group of the ground states.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0010,003
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,251
Écart entre enseignants0,240 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1 366
Publié2013
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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