具有无限程 Hatsugai-Kohmoto 相互作用的可精确求解模型中的玻色金属

在常规玻色子系统中，由于粒子数与相位之间的对偶性，基态只能是绝缘体或超流体（SF）。本文揭示，长期寻求的玻色金属（BM）态可在可精确求解的相互作用玻色模型，即 Bose-Hatsugai-Kohmoto（BHK）模型中实现，该模型是 Bose-Hubbard（BH）模型的非平凡推广。通过调节带宽 $W$、化学势 $\mu$ 和相互作用强度 $U$ 等参数，可在一般 $W/U$ 比值下获得无对称性破缺的 BM 态，而在小 $W/U$ 下观察到具有整数玻色子密度的 Mott 绝缘体（MI）。MI 与 BM 态之间的量子相变属于 Lifshitz 相变的普适类，这通过分析动量分布函数、Drude 权重和超流密度得到进一步确认。此外，我们在有限温度下的研究表明 BM 态与费米液体存在相似性，例如随温度线性依赖的热容（$Cv\sim \gamma T$）以及当 $T$ 趋于零时饱和的电荷磁化率（$\chi_{c} \sim$ constant）。将 BHK 模型中的 BM 态与标准 BH 模型中的 SF 态比较，我们发现 BM 态的关键特征是可压缩的总波函数伴随不可压缩的零动量分量。鉴于在 BHK 模型中任意有限 $U$ 下 BM 态都压倒 SF 态，我们的工作暗示了在动量空间利用在位排斥相互作用实现 BM 态的可能性。