北京大学发现手征对称类中安德森相变的拓扑效应

北京大学物理学院量子材料科学中心进藤龙一课题组取得重大突破，揭示了一种奇特物相的电导机制。该物相在特定方向表现为金属导电性，而在其他方向则表现为绝缘性。研究人员通过高级数学技术，解释了这种各向异性电导现象，并指出其在未来量子器件中具有潜在应用价值。

该研究团队聚焦于一种由两个子晶格构成的量子系统，其中子晶格间存在耦合，而同一子晶格内格点不耦合。他们发现，该系统的电导特性完全由涡旋及其空间分布决定。通过分析拓扑量子干涉效应，研究人员发现涡旋对会发生空间极化，这种极化涡旋对的增殖导致了奇特的各向异性电导。

这项研究成果对理解量子系统电导以及开放经典系统中的波动现象具有重要意义。此前，该课题组已在2025年发现，存在一维弱拓扑的情况下，金属-绝缘体相变会分为两步进行，中间出现一种“准局域化相”。 最新的研究则从拓扑场论角度解释了这一现象的普适性原因：一维弱拓扑赋予涡旋对一个量子相位，导致与拓扑方向不平行的涡旋对发生相消干涉，从而使涡旋对沿拓扑方向极化。 这一极化涡旋对的增殖最终导致了准局域化相的出现。

研究团队还通过重整化群方程的推导，证实了该理论预测与数值结果的一致性。 这项研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，为理解开放经典系统和开放量子系统中的波动现象提供了新的视角。 赵鹏威为论文第一作者，进藤龙一为通讯作者。该研究得到了科技部重点研发计划和国家自然科学基金委面上项目的资助。 文中图表展示了该物相的相图以及涡旋极化机制。

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 2024-12-05