关联SPT态中真正的相互作用驱动拓扑相变

人们预期非平庸能带拓扑与强电子关联之间的相互作用将导致非常丰富的物理。因此，对拓扑与关联之间竞争的受控研究具有重要意义。在此，我们采用大规模量子蒙特卡罗（QMC）模拟，提供了一个具有层间反铁磁相互作用的AA堆叠双层蜂窝状格点上Kane-Mele-Hubbard（KMH）模型的具体实例。我们的模拟确定了几个不同的相：量子自旋霍尔绝缘体（QSH）、$xy$平面反铁磁Mott绝缘体（$xy$-AFM）和层间二聚体单重态绝缘体（dimer-singlet）。最重要的是，我们发现了在QSH绝缘体与dimer-singlet绝缘体之间存在一个纯粹由层间反铁磁相互作用驱动的真正拓扑相变。在相变点，系统的自旋与电荷能隙闭合，而单粒子激发保持有能隙，这意味着该相变没有平均场类比，可视为玻色子SPT态之间的相变。在一个特殊点，该相变由具有精确$SO(4)$对称性的$(2+1)d$ $O(4)$非线性$\sigma$模型（NLSM）描述，且拓扑项精确处于$\Theta = \pi$。我们讨论了本工作与更一般的相互作用SPT态的关联。