量子相变中的演生对称性：从去禁闭量子临界点至无能隙量子自旋液体

阻挫磁体中奇异量子现象的涌现正迅速推动量子多体物理的发展，并引发关于量子相变本质的基本问题。在此，我们揭示了涉及两种极具代表性现象的演生对称性的行为，即去禁闭量子临界点（DQCP）与量子自旋液体（QSL）态。通过大规模张量网络模拟，我们研究了一个空间各向异性的自旋-1/2方格子阻挫反铁磁（AFM）模型，即 $J_{1x}$-$J_{1y}$-$J_2$ 模型，其包含各向异性最近邻耦合 $J_{1x}$、$J_{1y}$ 以及次近邻耦合 $J_2$。对于小的 $J_{1y}/J_{1x}$，通过调节 $J_2$，观察到 AFM 与价键固体相之间的直接连续相变。（当然，弱一级相变的可能性不能被完全排除。）随着 $J_{1y}/J_{1x}$ 增大，一个无能隙 QSL 相逐渐在 AFM 与 VBS 相之间涌现。我们观察到沿 AFM--VBS 相变线存在演生的 O(4) 对称性，这与 DQCP 理论的预言一致。最令人惊讶的是，我们发现这一演生 O(4) 对称性同样适用于整条 QSL--VBS 相变线。这些发现从范畴对称性角度揭示了 QSL 与 DQCP 之间的内在联系，并强烈约束了 QSL 相的量子场论描述。本文给出的相图与临界指数与未来阻挫磁体及冷原子系统的实验直接相关。