Forschung: Kontinuierliche Phasenübergänge zwischen fraktionalen Quanten-Hall-Zuständen und symmetriege­schützten topologischen Zuständen

Topologische Phasen unterscheiden sich von konventionellen Phasen dadurch, dass sie nicht durch lokale Ordnungsparameter beschrieben werden können. Phasenübergänge zwischen verschiedenen topologischen Phasen gehen auch über das Landau'sche Paradigma der Symmetriebrechung hinaus. Es ist daher wichtig, kontinuierliche Phasenübergänge zwischen verschiedenen topologischen Phasen zu finden und zu charakterisieren.

In dieser Forschungsarbeit wurden kontinuierliche Quanten-Phasenübergänge zwischen einem symmetriegeschützten topologischen Zustand und verschiedenen fraktionalen Quanten-Hall-Zuständen in Bose-Fermi-Mischungen nachgewiesen. Die Phasenübergänge werden durch Chern-Simons-Higgs-Theorien beschrieben, welche aus an emergente Eichfelder gekoppelten Wilson-Fisher-Bosonen bestehen. Numerische Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Phasenübergänge kontinuierlich sind und dass ein kritisches Skalierungsverhalten der Quantenverschränkung gefunden wurde. Dies stellt ein seltenes Beispiel für einen kontinuierlichen Phasenübergang zwischen einer symmetriegeschützten topologischen Phase und intrinsischen topologischen Phasen dar. Dieses Forschungsergebnis eröffnet einen neuen Zugang zu Quanten-Phasenübergängen zwischen topologischen Zuständen.

Y.-H. Wu, H.-H. Tu, M. Cheng,
Continuous Phase Transitions between Fractional Quantum Hall States and Symmetry-Protected Topological States,
Phys. Rev. Lett. 131, 256502 (2023) Editors’ suggestion (arXiv)