近日，重慶大學(xué)物理學(xué)院王銳教授與許東輝教授課題組在周期光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)調(diào)控反鐵磁超導(dǎo)系統(tǒng)，產(chǎn)生手性拓?fù)涑瑢?dǎo)理論研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Flexible Control of Chiral Superconductivity in Optically Driven Nodal Point Superconductors with Antiferromagnetism”為題發(fā)表在物理學(xué)頂級(jí)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters) [Phys. Rev. Lett. 133, 246606(2024)]。

圖1: 周期光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生手性拓?fù)涑瑢?dǎo)性以及馬約拉納邊界模式的示意圖。

拓?fù)涑瑢?dǎo)電性是當(dāng)代凝聚態(tài)物理中的重要研究領(lǐng)域。拓?fù)涑瑢?dǎo)體可實(shí)現(xiàn)受拓?fù)浔Ｗo(hù)并遵循非阿貝爾統(tǒng)計(jì)的馬約拉納零能模，被認(rèn)為是拓?fù)淞孔佑?jì)算的基礎(chǔ)構(gòu)建單元。因此，在實(shí)驗(yàn)可行的范圍內(nèi)構(gòu)建和操控拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)非常重要。近年來(lái)，基于周期驅(qū)動(dòng)的 Floquet 工程為設(shè)計(jì)高可調(diào)性的拓?fù)淞孔討B(tài)提供了強(qiáng)有力的工具，并在超快時(shí)間尺度上動(dòng)態(tài)操控拓?fù)湮飸B(tài)以及產(chǎn)生新奇量子現(xiàn)象的研究中得到了廣泛應(yīng)用。盡管前期關(guān)于 Floquet 拓?fù)涑瑢?dǎo)電性的理論研究取得了一系列重要進(jìn)展，但周期光場(chǎng)下實(shí)際拓?fù)涑瑢?dǎo)系統(tǒng)的研究卻非常少見(jiàn)。到目前為止，大多數(shù)研究都集中在具有能隙的拓?fù)涑瑢?dǎo)體，鮮有探索周期光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下拓?fù)涔?jié)點(diǎn)超導(dǎo)體的演化規(guī)律及其拓?fù)湎嘧?。相?duì)于有能隙的拓?fù)涑瑢?dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)光場(chǎng)操控?fù)碛袑?duì)稱(chēng)保護(hù)節(jié)點(diǎn)或節(jié)線(xiàn)的超導(dǎo)體有望衍生出更為豐富的拓?fù)涑瑢?dǎo)現(xiàn)象。

基于上述問(wèn)題，課題組基于一類(lèi)最近實(shí)驗(yàn)上合成的反鐵磁-超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)，提出利用橢圓偏振光操控其中的節(jié)點(diǎn)超導(dǎo)相，產(chǎn)生具有全局能隙Floquet手性拓?fù)涑瑢?dǎo)的理論方案（圖1為示意圖）。進(jìn)一步研究表明，通過(guò)改變光場(chǎng)參數(shù)（光強(qiáng)，角度）將實(shí)現(xiàn)不同能谷對(duì)（Valley pair）的同時(shí)產(chǎn)生和湮滅，這一過(guò)程伴隨著不同陳數(shù)表征的手性拓?fù)涑瑢?dǎo)相轉(zhuǎn)變（見(jiàn)圖 2）。

圖2：(a)Floquet手性拓?fù)涑瑢?dǎo)系統(tǒng)的相圖。(b)-(d)橢圓偏振光對(duì)能谷對(duì)的操控。

該工作不僅建立了反鐵磁超導(dǎo)系統(tǒng)Floquet手性拓?fù)涑瑢?dǎo)電性的理論方案，還為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探索其中的馬約拉納費(fèi)米子提供了理論依據(jù)。物理學(xué)院寧震博士和馬大帥博士為該工作第一作者，王銳教授和許東輝教授為共同通訊作者，重慶大學(xué)為第一單位，物理學(xué)院曾俊杰博士也參與了該工作。

相關(guān)文章鏈接為：https://.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.246606，該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、理論物理專(zhuān)款、重慶自然科學(xué)基金和中央高?；究蒲械软?xiàng)目的資助。

據(jù)悉，近年來(lái)王銳教授與許東輝教授課題組在周期光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)、調(diào)控拓?fù)鋺B(tài)方面開(kāi)展了系列理論工作。最近，課題組受邀在Quantum Frontiers發(fā)表綜述文章[Quant. Front. 3,21(2024)]，回顧了從有效模型到實(shí)際材料中的Floquet拓?fù)湮飸B(tài)取得的一些重要理論進(jìn)展，并討論了該領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展方向以及在實(shí)驗(yàn)中所面臨的挑戰(zhàn)。

來(lái)源：物理學(xué)院

作者：寧震