这个Berry Curvature的公式是怎么得到的?

2023-06-19 阅读 55

Berry曲率的公式可以通过量子力学中的波函数的演化推导出来。假设我们有一个在二维空间中运动的粒子,其波函数可以表示为一个复数函数。当这个粒子沿着一个封闭的路径运动时,其波函数会发生一个相位变化,这个相位变化就是Berry相位。Berry曲率就是描述这个相位变化的一个量。

具体地说,设一个二维的哈密顿量为H(\textbf{k}),其中\textbf{k}是一个二维动量矢量。假设我们有一个封闭的路径C,并且我们沿着这个路径对\textbf{k}进行一次绕行,即\textbf{k}从路径的起点绕到了终点。在这个过程中,哈密顿量的本征态会发生一个相位变化,这个相位变化就是Berry相位。Berry曲率就是描述这个相位变化的一个量,可以用公式

\Omega(\textbf{k})=i\sum_{n\neq m}\frac{\langle u_n(\textbf{k})|\nabla_{\textbf{k}}H(\textbf{k})|u_m(\textbf{k})\rangle\times\langle u_m(\textbf{k})|\nabla_{\textbf{k}}H(\textbf{k})|u_n(\textbf{k})\rangle}{(E_n(\textbf{k})-E_m(\textbf{k}))^2}

来计算,其中|u_n(\textbf{k})\rangle是哈密顿量H(\textbf{k})的第n个本征态,E_n(\textbf{k})是对应的本征值,\nabla_{\textbf{k}}是对\textbf{k}的梯度算子。

更新于 2023年06月21日