简单量子磁体的手性液相

我们研究了二维三角晶格上自旋 $S=1$ XXZ 海森堡反铁磁体在 $T=0$ 时量子顺磁态与磁有序态之间的量子相变。该相变由易面单离子各向异性 $D$ 诱发。在平均场层面，系统在临界值 $D = D_c$ 处发生直接相变：$D > D_c$ 时为顺磁态，$D < D_c$ 时为具有破缺 U(1) 对称性的有序态。我们表明，在平均场之外，相图截然不同，并包含一个中间的部分有序手性液相。具体而言，我们发现在顺磁态内部，海森堡交换的 Ising ($J_z$) 分量将磁子结合为总动量和自旋为零的双粒子束缚态。该束缚态在 $D > D_c$ 时，即单粒子激发变得不稳定之前发生凝聚，并产生手性液相，该相自发破缺空间反演对称性，但保留了自旋旋转 U(1) 对称性和时间反演对称性。该手性液相的特征是具有有限的矢量手性，但没有长程偶极磁有序。在我们的解析处理中，手性相出现在 $J_z$ 任意小的情形，因为磁子-磁子吸引力在单磁子凝聚相变附近变得奇异。该相存在于有限的 $D$ 范围内，并在某个 $D<D_c$ 处转变为磁有序态。我们用数值密度矩阵重整化群计算证实了我们的解析处理。