Generalized symmetries, anomalies, and long-range entangled systems

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dc.contributor.advisorGomes, Pedro Rogério Sergi
dc.contributor.authorPinto, Julio Cesar Toledo
dc.contributor.bancaHernaski, Carlos André
dc.contributor.bancaSantos, Rodrigo Corso Baptista dos
dc.contributor.bancaJusinskas, Renann Lipinski
dc.contributor.bancaFontana, Weslei Bernadino
dc.coverage.extent87 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-20T14:47:47Z
dc.date.available2026-08-20T14:47:47Z
dc.date.issued2025-04-11
dc.description.abstractEsta tese investiga a emergência de ordens topológicas a partir do empilhamento de fases de matéria protegidas por simetria (SPTs), explorando a relação entre simetrias, anomalias e emaranhamento de longo alcance. Introduzimos a construção por empilhamento anômalo (ASC), uma estrutura na qual a ordem topológica emerge de acoplamentos apropriados entre camadas SPT, guiados pela imposição de anomalias mistas de ’t Hooft. Esta abordagem permite gerar fases topologicamente ordenadas em dimensões superiores a partir de blocos elementares de baixa dimensionalidade. Como resultado central, construímos e analisamos o código Levin-Gu-Fracton (LGF), obtido aplicando o ASC ao modelo de Levin-Gu. O código LGF apresenta excitações do tipo fracton e degenerescência do estado fundamental subextensiva, com restrições associadas a simetrias de subsistema e anomalias mistas. Tais características indicam seu potencial como plataforma para o estudo de ordens topológicas do tipo fracton. Estudamos também a abordagem de fios quânticos aplicada às fases de Hall quântico fracionário, recuperando descrições de teoria de campo efetiva e conectando os resultados à teoria de Chern-Simons e às dualidades. Esta construção reproduz os estados de Laughlin e sugere caminhos para a realização de fases topológicas não abelianas mais exóticas. Em conjunto, estas construções contribuem para o entendimento de como simetrias e anomalias podem ser usadas como ferramentas na construção de novas fases da matéria
dc.description.abstractother1This thesis investigates the emergence of topological orders from stacks of symmetryprotected topological (SPT) phases, exploring the interplay between symmetries, anomalies, and long-range entanglement. We introduce the anomalous stacking construction (ASC), a framework where topological order arises from suitably coupled SPT layers guided by the enforcement of mixed ’t Hooft anomalies. This approach enables the construction of higher-dimensional topologically ordered phases from lower-dimensional building blocks. A central result is the construction and analysis of the Levin-Gu-Fracton (LGF) code, obtained by applying the ASC to the Levin-Gu SPT. The LGF code exhibits fractonlike excitations and a subextensive ground state degeneracy, with constraints rooted in subsystem symmetries and mixed anomalies. These features highlight the model’s potential as a platform to explore fracton topological order. Additionally, we study the quantum wire construction of fractional quantum Hall phases, recovering known e!ective field theory descriptions and establishing connections with Chern-Simons theory and dualities. This framework not only reproduces Laughlin states, but also suggests paths toward the realization of more exotic non-Abelian topological phases. Taken together, these constructions contribute to the understanding of how anomalies and symmetry principles can serve as guiding tools for building new phases of matter
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19483
dc.language.isoeng
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Física
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Física
dc.subjectSimetrias generalizadas
dc.subjectAnomalias
dc.subjectEmaranhamento de longo alcance
dc.subjectFases topológicas protegidas por simetria
dc.subjectConstrução por camadas
dc.subjectFios quânticos
dc.subjectDualidades
dc.subjectFísica
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Física
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Física
dc.subject.keywordsGeneralized symmetries
dc.subject.keywordsAnomalies
dc.subject.keywordsTopological phases
dc.subject.keywordsSymmetry- protected phases
dc.subject.keywordsLayer construction
dc.subject.keywordsQuantumwires
dc.subject.keywordsDualities
dc.subject.keywordsPhysics
dc.titleGeneralized symmetries, anomalies, and long-range entangled systems
dc.title.alternativeSimetrias generalizadas, anomalias e sistemas com emaranhamento de longo alcance
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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