Integer-valued topological indices, characterizing nonlocal properties of quantum states of matter, are known to directly predict robust physical properties of equilibrium systems. The Chern number, e.g., determines the quantized Hall conductivity of an insulator. Using non-interacting fermionic atoms in a periodically driven optical lattice, here we demonstrate experimentally that the Chern number determines also the far-from-equilibrium dynamics of a quantum system. Extending a respective proposal to Floquet systems, we measure the linking number that characterizes the trajectories of momentum-space vortices emerging after a strong quench. We observe that it directly corresponds to the ground-state Chern number. This one-to-one relation between a dynamical and a static topological index allows us to experimentally map out the phase diagram of our system. Furthermore, we measure the instantaneous Chern number and show that it remains zero under the unitary dynamics.
机构:
Boston Univ, Dept Phys, 590 Commonwealth Ave, Boston, MA 02215 USA
Univ Calif Berkeley, Dept Phys, Berkeley, CA 94720 USA
Univ Calif Berkeley, Lawrence Berkeley Natl Lab, Div Mat Sci, Berkeley, CA 94720 USABoston Univ, Dept Phys, 590 Commonwealth Ave, Boston, MA 02215 USA
机构:
Chinese Univ Hong Kong, Dept Phys, Shatin, Hong Kong, Peoples R China
Ajou Univ, Dept Phys, Suwon 16499, South KoreaChinese Univ Hong Kong, Dept Phys, Shatin, Hong Kong, Peoples R China
机构:
Beijing Computational Science Research Center
Institute for Quantum Computing and Department of Physics and Astronomy, University of WaterlooBeijing Computational Science Research Center
ZhiHuang Luo
Bei Zeng
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h-index: 0
机构:
Institute for Quantum Computing and Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo
Department of Mathematics and Statistics, University of GuelphBeijing Computational Science Research Center
机构:
Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Strasse 1, GarchingFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Aidelsburger M.
Lohse M.
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机构:
Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Strasse 1, GarchingFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Lohse M.
Schweizer C.
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机构:
Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Strasse 1, GarchingFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Schweizer C.
Atala M.
论文数: 0引用数: 0
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机构:
Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Strasse 1, GarchingFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Atala M.
Barreiro J.T.
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机构:
Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Strasse 1, Garching
Department of Physics, University of California, San Diego, 92093, CAFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Barreiro J.T.
Nascimbène S.
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机构:
Collège de France, Laboratoire Kastler Brossel, CNRS, UPMC, ENS, 24 rue Lhomond, ParisFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Nascimbène S.
Cooper N.R.
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机构:
T. C. M. Group, Cavendish Laboratory, J.J. Thomson Avenue, CambridgeFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Cooper N.R.
Bloch I.
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机构:
Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Strasse 1, GarchingFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München
Bloch I.
Goldman N.
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机构:
Collège de France, Laboratoire Kastler Brossel, CNRS, UPMC, ENS, 24 rue Lhomond, Paris
Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems, Université Libre de Bruxelles (U.L.B.), BrusselsFakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstrasse 4, München