合成费米-哈伯双层中的涌现Kitaev材料

我们研究了在合成费米-哈伯双层中涌现的键方向自旋-自旋相互作用，该模型可通过拉曼光晶格中的超冷费米子实现。该模型利用合成维度，通过拉曼辅助隧穿耦合两个蜂窝层，每层对应不同的超精细原子态；此外还通过冷原子散射引入层间哈伯排斥。在半填充的强耦合区域，我们推导了包含Kitaev、海森堡、非对角交换（Γ耦合）以及可调Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的动力学交换有效自旋哈密顿量。我们识别了能够同时产生铁磁性和反铁磁性Kitaev耦合的特定构型，以及与Kitaev材料相关的各种扰动，提供了一个可调控的平台，用于探索量子自旋液体如何从巡游费米子系统中涌现。我们分析了费米液体和莫特绝缘体相，强调了狄拉克准粒子与马约拉纳准粒子之间的对应关系及其可能的相变。在极端各向异性极限下，我们证明该模型可简化为层间准一维梯子状带状结构，从而允许使用矩阵乘积态对关联基态进行数值研究。我们发现了从对称保护拓扑绝缘体到以非局域弦序为特征的Kitaev-like相的转变。我们的结果表明，基于拉曼光晶格的冷原子量子模拟器可以作为扩展Kitaev模型的研究平台，连接巡游费米子系统与自旋液体物理。