PRL：深圳大学王健教授等在时间反演不变系统中预言内禀的热霍尔噪声

近日，深圳大学物理与光电工程学院王健教授团队在《Physical Review Letters》发表了题为Quantum Fluctuation of the Quantum Geometric Tensor and Its Manifestation as Intrinsic Hall Signatures in Time-Reversal Invariant Systems [Phys. Rev. Lett. 130, 036202 (2023)]的研究工作，揭示了时间反演不变系统中由量子几何张量决定的内禀霍尔输运特征。

整数的量子霍尔效应和量子反常霍尔效应均为内禀的线性霍尔输运现象，由系统的贝里相位决定，不依赖弛豫时间，但是依赖外磁场或材料磁矩对时间反演对称性的破坏。近年来，在时间反演不变但中心反演对称性破缺的系统中，发现了由贝里曲率偶极子导致的二阶非线性霍尔效应，以及贝里联络极化率张量导致的三阶霍尔效应，均为完全外源的霍尔效应。内禀的输运性质可直接测量材料的贝里曲率和量子几何张量等能带几何特性，具有重要的研究意义。在时间反演不变系统中，此前尚未报道内禀的线性或非线性电荷霍尔输运现象。

王健教授等利用唯象理论，通过研究电流的量子关联函数，首次发现了时间反演不变系统中存在内禀的热霍尔噪声。研究结果表明，二维系统中，线性的热霍尔噪声由系统的贝里曲率偶极子决定，与温度成正比，是完全内禀的霍尔输运性质。二阶非线性热霍尔噪声中的内禀部分，由系统的贝里曲率涨落决定，是量子几何张量的量子涨落的体现。研究工作讨论了测量热霍尔噪声的可能实验平台，阐述了如何从实验结果中获取贝里曲率涨落，并介绍了三维系统中贝里曲率交叉关联函数的测量。该工作提出的理论框架，使利用贝里曲率等语言描述量子体系中的热噪声和散粒噪声等成为可能。

图1 镜面对称且时间反演不变的二维系统中的线性热霍尔噪声和二阶非线性霍尔电流与贝里曲率偶极子和外加电场的关系

王健教授团队的魏苗苗博士后和王陆洋助理教授是论文的第一作者，许富明副教授和王健教授为共同通讯作者，深圳大学为第一单位和通讯单位。研究工作得到了国家自然科学重点项目和深圳大学特聘教授科研启动项目等支持。

论文全文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.036202。

王健教授于1993年入职香港大学物理系，2010年升任香港大学讲座教授，2017年入选国家海外重大人才工程计划，2020年起全职担任深圳大学特聘教授。王健教授长期从事纳米器件和介观系统量子输运特性的理论研究，基于非平衡格林函数方法系统发展了非线性直流输运、有限频率交流输运、瞬态响应输运等量子输运理论，相关成果在国际上有重要影响。已在Phys. Rev. Lett. 和Phys. Rev. B等物理学期刊发表论文300余篇，总引用超过15000次。1999年获海外华人物理协会亚太成就奖，2013年当选为美国物理学会会士。王健教授长期招聘凝聚态理论和理论物理方向的博士后，有意向者请联系许老师：xufuming(a)szu.edu.cn。

转自：“蔻享学术”微信公众号

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