自旋冰中单极子的关联量子隧穿

自旋冰材料 Ho$_{2}$Ti$_{2}$O$_{7}$ 和 Dy$_{2}$Ti$_{2}$O$_{7}$ 如今或许是被研究得最透彻的经典受阻挫磁体。理解其低温行为——既涉及其不寻常的动力学性质，也涉及观测其量子相干时间演化的可能性——的关键一步，是定量理解支撑磁单极子跳跃的自旋翻转过程。我们在单离子受邻近离子晶体场、交换场和偶极场作用的量子处理框架下研究此问题。通过研究基本的量子力学机制，我们发现依赖于局域自旋构型的跳跃率双峰分布，与从实验提取的速率大体一致。将同样的分析应用于 Pr$_{2}$Sn$_{2}$O$_{7}$ 和 Pr$_{2}$Zr$_{2}$O$_{7}$，我们发现更显著的时间尺度分离，预示着相干多体动力学的可能性。