三维 Kitaev 模型中具有晶格 $\mathbb{Z}_2$ 规范序的手性自旋液体
强关联电子
2020-01-16 v1
摘要
手性自旋液体（CSLs）是受挫量子磁体的时间反演对称性破缺基态，其不显示长程磁序，而是表现出拓扑序和分数化激发。然而，在简单且易于处理的微观模型中实现它们近二十年来一直是一个开放挑战，直到人们意识到具有奇数长度回路的晶格上的 Kitaev 模型是此类状态的自然宿主，即使在没有时间反演对称性破缺磁场的情况下也是如此。在此，我们报告了三维 Kitaev 模型中 CSLs 的形成，这与它们被广泛研究的二维对应物不同，即它们表现出 规范通量的晶格序，从而破坏了一些底层晶格对称性。我们通过广泛的量子蒙特卡罗模拟研究了这些非常规 CSLs 的形成，并证明它们通过一个一阶相变与高温下无特征的顺磁体分开，在该相变处时间反演和晶格对称性同时被破坏。利用基态的变分方法，我们探索了改变 Kitaev 耦合的效应，并发现了至少五个不同的 CSL 相，所有这些相都具有 规范通量的晶格序。对于其中一些相，互补的巡游 Majorana 费米子表现出无能带隙的带结构，具有体中的 Weyl 节点或节线以及 Fermi 弧或鼓头表面态等拓扑特征。
引用
@article{arxiv.1907.10241,
title = {Chiral spin liquids with crystalline $\mathbb{Z}_2$ gauge order in a three-dimensional Kitaev model},
author = {Petr A. Mishchenko and Yasuyuki Kato and Kevin O'Brien and Troels A. Bojesen and Tim Eschmann and Maria Hermanns and Simon Trebst and Yukitoshi Motome},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.10241},
year = {2020}
}