Kitaev 自旋液体双层中的任意子凝聚与禁闭相变

量子自旋液体（QSLs）之间的相变是超越朗道范式的基本问题，需要深入理解称为拓扑序的 QSLs 的纠缠结构。任意子凝聚这一新概念已被提出作为理论机制，预言了拓扑序之间各种可能的相变，但长期以来难以在量子自旋系统中确认该机制。在此，我们引入一个具体自旋模型，体现了任意子凝聚相变的机制。我们的模型在不同参数区域具有两种拓扑 QSL：非阿贝尔 Kitaev 自旋液体（KSL）双层态与共振价键（RVB）态。双层 KSL 到 RVB 的相变确实通过任意子凝聚机制发生，我们通过部分子理论和精确对角化研究确认了这一点。此外，我们在数值结果中观察到“任意子禁闭”现象，类似于高能物理中的夸克禁闭。即双层 KSL 的非阿贝尔 Ising 任意子在向 RVB 态的相变中被禁闭。本文从多方面讨论该研究的意义与扩展，如（i）Kitaev 任意子理论十六重态的任意子凝聚多层构造，（ii）Kitaev 双层系统中从 RVB 到价键固体（VBS）的额外 vison 凝聚相变，（iii）非厄米 Kitaev 双层中的动力学任意子凝聚，（iv）模型到其他晶格几何的推广，以及（v）实验实现。该工作将现代凝聚态与量子物理中广泛研究的两种迷人 QSL 置于一个具体自旋模型中，提供了统一 Kitaev 自旋液体与共振价键的任意子物理的综合图像。