Kibble–Zurek（KZ）机制是描述系统被缓慢驱动穿越量子相变点时，缺陷产生规律与标度行为的经典理论，在凝聚态物理和量子计算等领域影响深远。李福祥教授课题组近年来致力于拓扑量子体系的非平衡动力学方面的研究，特别关注驱动拓扑体系经过拓扑相变点时可能出现的不同于传统相变类型的普适标度行为，并取得了一系列成果。

近日，湖南大学物理与微电子科学学院李福祥教授课题组联合宁波东方理工大学余雪佳助理教授课题组，系统研究了两类拓扑性质截然不同的量子Ising相变——横场Ising（拓扑平庸）与cluster-Ising（拓扑非平庸）临界点的驱动动力学。他们通过线性改变控制参数将系统从铁磁相驱动至临界点，发现两种模型的体磁化均遵守标准的KZ标度律，但边界磁化却呈现出截然不同的图像：拓扑平庸的临界点遵循常规KZ边界标度关系，而拓扑非平庸临界点却表现出反常幂律标度，无法被传统KZ理论所解释。为阐明这一差异的物理起源，团队引入基于标度维度和驱动速率标度维度的一般动力学标度关系。在拓扑平庸的情形下，该关系自然退化为KZ标度；而在拓扑非平庸的临界点，边界标度维度不再满足该等式，故给出全新的反常标度指数。该工作从理论上证实了拓扑量子临界点上反常动力学标度律的存在，突破了传统KZ机制的适用范围，深刻揭示了拓扑与驱动动力学之间的内在联系。这种新的拓扑体系打破了“拓扑边缘态只存在于有能隙系统”的传统认知，在量子临界点上依然可以承载拓扑边缘态。

相关研究成果以“Anomalous Dynamical Scaling at Topological Quantum Criticality”为题在线发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters137, 096605 (2026))，并获编辑推荐（Editor’s Suggestion）。湖南大学为第一单位，湖南大学博士后邓孟华为论文第一作者，湖南大学李福祥教授和宁波东方理工大学余雪佳助理教授为共同通讯作者。浙江大学博士后杨圣和湖南大学孙辰教授也对本工作做出了重要贡献。研究得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、中国博士后科学基金以及宁波东方理工学院启动经费等项目的支持。

（a）自旋模型（上图）及其费米子对偶模型（下图）。（b）量子临界点附近驱动动力学的相关时间尺度。

论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/mqr4-wnny

来源：物电院

责任编辑：卜瀚韬