瞎扯求轻喷。
题主咨询了“拓扑物态AZ十重分类”,姑且把讨论范围限定在无相互作用的、有能隙的、费米子体系(其他不会,蹲dl)。
首先,量子系统的对称性可以大致分成unitary和antiunitary两大类。
其依据可以是严谨的Wigner's Symmetry Representation Theorem:对称操作在Hilbert Space中的群表示是linear unitary变换或antilinear antiunitary变换;
也可以naive的认为对称操作 |\alpha\rangle \rightarrow|\tilde{\alpha}\rangle, \quad|\beta\rangle \rightarrow|\tilde{\beta}\rangle ,应当保证观测的probability |\langle \alpha|\beta\rangle |^2 = |\langle \tilde\alpha|\tilde\beta\rangle |^2 不变,这可以是内积不变 \langle \alpha|\beta\rangle = \langle \tilde\alpha|\tilde\beta\rangle ,对应unitary对称变换;也可以是 \langle\tilde{\beta} \mid \tilde{\alpha}\rangle=\langle\beta \mid \alpha\rangle^*=\langle\alpha \mid \beta\rangle ,对应antiunitary对称变换。
其中时间反演对称性 \mathcal{T} 、粒子空穴(电荷共轭)对称性 \mathcal{C} 、手征对称性 \mathcal{S} \equiv \mathcal{C} \mathcal{T} 这三个对称性便属于后者,即antiunitary 及其衍生出的对称性(因为手征对称性并非antiunitary而是两个antiunitary复合而成的unitary),这也是这三种对称性更特殊的原因(更严格地说是这三种对称性在单体Hamiltonian空间中与单体Hamiltonian不对易性)。题文中的将其特殊性归类为离散对称性的说法不够specific,因为离散对称性还包括空间平移、旋转、反演等等空间群点群变换操作。这些对称性虽然也能用于对系统进行拓扑分类,进而衍生出拓扑晶体绝缘体(Topological Crystalline Insulator)等更复杂的分类,但他们的地位没有时间反演对称性、手征对称性和粒子空穴对称性这三个对称性衍生出的AZ 10-fold Classification重要。
首先,antiunitary symmetry拓扑分类更加基本,若系统没有unitary symmetry,则必然落到 @拉格朗日的学生 dl回答提到的按照“是否有 \mathcal{T},\,\mathcal{C},\,\mathcal{S}对称性”以及“ \mathcal{T}^2,\,\mathcal{C}^2,\,(\mathcal{C}\mathcal{T})^2 = \pm 1 ”分类的AZ 10-fold classification中,即使什么对称性都没有也可以归入A类;而若系统有unitary对称性,我们总可以将系统按照unitary对称算符的本征值,把哈密顿量块对角化,此时每个块不在具有unitary对称性,若还有其他对称性则进一步块对角化,直到没有unitary对称性为止。分析这些块的对称性对应的SPT(Symmetry Protected Topology)便只剩下antiunitary symmetry保护的拓扑。此时,我们并非不关心其他unitary对称性及其保护的拓扑,只是存在先后处理的区别,因为我们总可以先处理antiunitary symmetry的拓扑分类(即使什么对称性也没有),再处理unitary symmetry的拓扑分类。例如我们先关心time-reversal、chiral、particle-hole symmetry分出的拓扑绝缘体/陈绝缘体/拓扑超导体,再关心translation、inversion、mirror等symmetry进一步细分出的不同拓扑晶体绝缘体分类。

另一方面,时间反演对称性、手征对称性和粒子空穴对称性这三种antiunitary对称性对应的拓扑分类也更加robust,因为他们不需要其他晶格对称性(unitary对称性)的保护、在有(不破坏对应对称性的)disorder系统中仍然成立。
例如,虽然我们经常在能带系统中计算Chern Insulator robust的Hall conductivity、chiral edge state等性质,但即使没有晶格甚至是杂乱的系统,也能够有对应的拓扑分类。类似的,即使是杂乱无章的系统,只要没有破坏时间反演对称性的杂质(磁性掺杂),系统仍然有robust的 \mathbb{Z}_2 classification和 helical edge state。
相比之下,依靠unitary对称性保护的拓扑分类,例如镜面对称性(Mirror Symmetry)系统中按照Mirror Chern number分类的Mirror Chern Insulator,需要在系统体态满足特定空间对称性的情况下才是robust的;再比如weak TI也需要空间平移对称性的保护。而且,我们关心的边缘态只能在保持相应对称性的边界才能观测到,这样,在拓扑晶体绝缘体中我们detect边缘态还要考虑该边缘是否保持了系统的镜面对称性、空间对称性等等因素,相比之下,antiunitary symmetry因为不涉及空间对称性,边界更不容易破坏该对称性,这也从另一角度体现了antiunitary对称性对应的10-fold classification相比拓扑晶体绝缘体看起来更加robust的特点。
参考文献
[1] Sakurai, J. J., & Commins, E. D. (1995). Modern quantum mechanics, revised edition.
[2] Chiu, C. K., Teo, J. C., Schnyder, A. P., & Ryu, S. (2016). Classification of topological quantum matter with symmetries.Reviews of Modern Physics,88(3), 035005.
[3] Ryu, S., Schnyder, A. P., Furusaki, A., & Ludwig, A. W. (2010). Topological insulators and superconductors: tenfold way and dimensional hierarchy.New Journal of Physics,12(6), 065010.
[4] Altland, A., & Zirnbauer, M. R. (1997). Nonstandard symmetry classes in mesoscopic normal-superconducting hybrid structures.Physical Review B,55(2), 1142.