具有 plaquette 相互作用的 Dirac 费米子。II. 具有 Gross-Neveu 临界性与量子自旋液体的 SU(4) 相图

在足够低的温度下，相互作用电子系统倾向于发展出有序态。例外情况是量子临界点（QCP）与量子自旋液体（QSL），其中涨落阻止高度纠缠的量子物质在降至最低温度时进入有序态。尽管这些态的衍生可能出现在高温超导体、超冷原子、受阻磁体与量子 Moiré 材料中，它们在微观二维晶格模型中的无偏存在仍难以捉摸。在此，我们通过对外加扩展 Hubbard 相互作用的 $\pi$-通量方晶格上关联电子的大规模量子蒙特卡洛模拟表明，在有限相互作用下分隔无质量 Dirac 费米子与柱状价键固体的一个 Gross-Neveu QCP，以及在无限但可处理的相互作用极限下可能的 Dirac QSL，以连贯的序列浮现。这些出乎意料的新型量子态存在于这一看似简单的模型中，统一了包括涌现对称性、去禁闭分数化以及涌现物质与规范场之间的动态耦合等要素，将对量子多体理论及对上述实验系统的理解具有深远影响。