两个非厄米系统的拓扑性研究

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体边界对应关系是研究拓扑问题的重要原理。通常情况下,开放边界系统的拓扑边界态可以由布洛赫哈密顿量中,的拓扑不变量来刻画。但是在一部分非厄米系统中,存在非厄米趋肤效应,即开放边界的本征态是局域在边界上的局域态而不是拓展态。传统的体边界对应关系被非厄米趋肤效应破坏,相对应的非厄米拓扑边界态也无法由布洛赫哈密顿量中的拓扑不变量来刻画。为了建立非厄米系统中的体边界对应关系,研究者把布里渊区的概念进行推广,引入一个复波矢量来构造广义布里渊区,并发现开边界体系的非平凡边界态可以由定义在广义布里渊区上的拓扑不变量来忠实的描写。然而,利用广义布里渊区对部分的非厄米系统求解析形式的拓扑不变量较为困难。因此我们尝试构建并研究了两个非厄米Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型的特例,以期寻找更加便捷的方法求解其拓扑相。本文首先研究了起源于两排极限条件下的砖墙结构非厄米耦合SSH阶梯的拓扑相。对哈密顿量进行幺正变换将其改写为分块非对角形式,通过分块非对角矩阵定义了缠绕数,并通过缠绕数得到拓扑相变点的解析形式。我们发现非对角线矩阵的行列式与梯腿之间的跃迁无关,因此耦合双模型的拓扑相和链的拓扑相是相同的。本文通过数值方法验证了这一分析结果。除此之外,本文还通过调整不平衡跃迁来消除非厄米趋肤效应,构造了一个非厄米系统的伙伴模型,我们发现伙伴模型的拓扑相与原模型相同,零能量边界态的存在依然决定了能带理论框架下的体拓扑不变量。本文通过研究两个非厄米的SSH模型的拓扑相来阐明这一观点,在不引入广义布里渊区的情况下,得到了解析形式的缠绕数,给出了计算非厄米系统拓扑不变量的另一种方法。
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