Fracton topological order from the Higgs and partial-confinement mechanisms of rank-two gauge theory
Fracton topological order from the Higgs and partial-confinement mechanisms of rank-two gauge theory
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来自希格斯粒子的分形拓扑序和二阶规范理论的部分限制机制
DOI：
10.1103/physrevb.98.035111
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发表时间：
2018
影响因子：
3.7
通讯作者：
Chen, Xie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ma, Han;Hermele, Michael;Chen, Xie
分形是运动受限的拓扑有序相中的缺口点状激励。它们已经在几个空白模型中被发现，但产生它们的统一物理机制仍然缺失。已经注意到，在对称张量理论中，电荷是分数子，不能自由运动，例如，由于电荷和偶极矩的守恒。为了将这些理论与完全间隙分数子模型联系起来，我们研究了2阶对称张量规范理论中的希格斯和部分约束机制，其中电荷或磁激励分别是凝聚的。具体来说，我们描述了从秩-2标量电荷理论到x立方分数子拓扑顺序的两条不同路径，发现希格斯和部分约束机制的结合是获得完全间隙分数子模型所必需的。另一方面，由前一种理论凝聚电荷2物质得到的秩-2标量电荷理论相当于四份理论码，不支持分数阶激励。我们还解释了棋盘分形模型如何可以被视为具有不同格点上的两个不同高斯定律约束的秩-2规范理论。
Fractons are gapped pointlike excitations intopological ordered phases whose motion is constrained. They have been discovered in several gapped models but a unifying physical mechanism for generating them is still missing. It has been noticed that in symmetric-tensorgauge theories, charges are fractons and cannot move freely due to, for example, the conservation of not only the charge but also the dipole moment. To connect these theories with fully gapped fracton models, we study Higgs and partial confinement mechanisms in rank-2 symmetric-tensor gauge theories, where charges or magnetic excitations, respectively, are condensed. Specifically, we describe two different routes from the rank-2scalar charge theory to the X-cube fracton topological order, finding that a combination of Higgs and partial confinement mechanisms is necessary to obtain the fully gapped fracton model. On the other hand, the rank-2scalar charge theory, which is obtained from the former theory upon condensing charge-2 matter, is equivalent to four copies of thetoric code and does not support fracton excitations. We also explain how the checkerboard fracton model can be viewed as a rank-2gauge theory with two different Gauss' law constraints on different lattice sites.
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