¿Cómo calcular las fases de Berry de los estados fundamentales con doble degeneración, como la debida a la simetría partícula-agujero o la simetría de inversión del tiempo?

Suponga que los estados fundamentales de un sistema son doblemente degenerados debido a una simetría antiunitaria k , que son | ψ > y | k ψ > . Si el sistema es un sistema de fermiones unidimensional y la simetría antiunitaria es una simetría partícula-hueco, la degeneración a menudo se relaciona con un par de modos cero de Majorana.

Se sabe que el intercambio de dos Majoranas introduciría una ± π / 4 entrar en fase | ψ > y k | ψ > . ¿Estas fases son la fase Berry? i < ψ | d | ψ >= i < k ψ | d | k ψ > ? es esta fase i < ψ | d | ψ > relacionado con el rastro del intercambio? ¿O está garantizado que será π / 4 ?

Una pregunta más: ¿Tiene sentido calcular i < ψ | d | ψ > cuando ψ es uno de los dos estados fundamentales degenerados?

Respuestas (1)

Tenga en cuenta que la fase de Berry solo es válida para estados no degenerados. Siempre que tenga un estado degenerado, la adiabaticidad ya no puede garantizar que la evolución de un estado propio consista en permanecer en el mismo estado propio instantáneo. Un estado propio se mezclará más bien dentro de su subespacio degenerado. En este caso, lo que hay que calcular es una matriz que describa esta mezcla, es decir , dado un estado propio, bajo evolución adiabática cíclica, el estado final será en general una superposición de los estados propios degenerados. Esta es la matriz de Wilczek-Zee A con entradas

A a b = i a ( ξ ) | d | b ( ξ ) ,
dónde a y b etiquetar estados propios degenerados, | a ( ξ ) es el estado propio degenerado instantáneo correspondiente a los parámetros ξ y d es la derivada exterior en el espacio de parámetros. El operador de evolución después de un ciclo completo C de parámetros es
tu C = mi dinámico PAG mi i C A ,
dónde PAG denota exponencial ordenada por caminos. La referencia clásica sobre la fase Wilczek-Zee es http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.2111 y cualquier libro sobre fases geométricas cubre ese tema.