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Hidden symmetry-protected Z_2 topological insulator in a cubic lattice

机译：立方晶格中隐含对称保护的Z_2拓扑绝缘子

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摘要

Usually Z_2 topological insulators are protected by time-reversal symmetry. Here we present a new type of Z_2 topological insulators in a cubic lattice which is protected by a novel hidden symmetry, while time-reversal symmetry is broken. The hidden symmetry has a composite antiunitary operator consisting of fractional translation, complex conjugation, sublattice exchange, and local gauge transformation. Based on the hidden symmetry, we define the hidden symmetry polarization and Z_2 topological invariant to characterize the topological insulators. The surface states have band structures with an odd number of Dirac cones, where pseudospin-momentum locking occurs. When the hidden symmetry-breaking perturbations are added on the boundaries, a gap opens in the surface band structure, which confirms that the topological insulator and the surface states are protected by the hidden symmetry. We also discuss the realization and detection of this new kind of Z_2 topological insulator in optical lattices with ultracold atom techniques.
机译：通常，Z_2拓扑绝缘子受到时间反转对称性的保护。在这里，我们介绍了一种新型的Z_2拓扑绝缘体，它处于立方晶格中，并受到新颖的隐藏对称性的保护，而时间反转对称性却被破坏了。隐藏的对称具有由分数平移，复共轭，次晶格交换和局部规范变换组成的复合反unit算子。基于隐藏的对称性，我们定义了隐藏的对称极化和Z_2拓扑不变量来表征拓扑绝缘子。表面状态具有带奇数狄拉克锥的带结构，其中发生伪自旋动量锁定。当在边界上添加隐藏的破坏对称的扰动时，在表面带结构中会出现一个缝隙，这表明拓扑绝缘体和表面状态受到隐藏的对称性的保护。我们还讨论了使用超冷原子技术在光学晶格中这种新型Z_2拓扑绝缘体的实现和检测。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2017年第23期|235108.1-235108.8|共8页
  • 作者

    Jing-Min Hou; Wei Chen;

  • 作者单位

    School of Physics, Southeast University, Nanjing 211189, China;

    College of Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;

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  • 正文语种 eng
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