经典与量子自旋液体中大尺度密度涨落的异常抑制
强关联电子
2025-02-12 v1 软凝聚态物质
量子物理
摘要
经典自旋液体 (CSL) 是一类不表现出长程磁有序的物质状态，具有广泛的基态退化性。将量子涨落引入其中，可在这些不同经典基态之间产生动力学，从而诱导出量子自旋液体 (QSL)。QSL 是高度纠缠的量子物质相，具有奇特的涌现性质，如分数化激发和拓扑序。其中一种如此奇异的量子流体是 QSL，可视为由形成于底层晶格上 dimer 覆盖的共振价键 (RVB) 态的叠加而成。本文揭示了典型 CSL 和 QSL 所具有的一种隐藏的大尺度结构属性，即高超均匀性，即归一化的无穷波长密度涨落在这些系统中被完全抑制。具体而言，我们首先表明，接近堆叠的 dimer 集合及其对应的量子 RVB 态在一般情况下是完全高超均匀的。随后，我们聚焦于最近在 Rydberg 原子量子模拟器中实现的红宝石晶格自旋液体，表明即使在有限密度的自旋子和 vison 激发存在时，QSL 仍可保持有效的高超均匀性，只要偶尔约束仍基本保持。此外，我们证明，基于高超均匀性框架的度量标准可用于区分 QSL 与其他接近的量子相。这些度量标准有助于识别潜在的 QSL 候选对象，这些候选对象可进一步使用更高级、计算密集型的量子数值方法进行分析，以确认其作为真实 QSL 的身份。
引用
@article{arxiv.2502.05313,
title = {Anomalous suppression of large-scale density fluctuations in classical and quantum spin liquids},
author = {Duyu Chen and Rhine Samajdar and Yang Jiao and Salvatore Torquato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.05313},
year = {2025}
}