三角晶格中动力学诱导束缚态的超冷原子谱学研究

三角光晶格中的超冷费米子量子模拟,近年来已成为研究阻挫体系中磁性的新平台。Fermi-Hubbard 模型的实验实现揭示了双拼(bipartite)晶格与三角晶格中磁性之间的鲜明对比。在双拼晶格中,磁性在半填充处达到峰值,而掺杂的载流子倾向于压制磁关联。在三角晶格中,对于较大的 $U/t$,由于掺杂粒子的动能可通过发展磁关联而降低,因此在偏离 $n=1$ 处掺杂会增强磁性。这对应于磁极化子(magnetic polaron)的形成,其中空穴掺杂与双占据(doublon)掺杂分别产生反铁磁与铁磁极化子。量子气体显微镜所获得的快照显示,在超过超交换能标的温度下,掺杂粒子周围会形成磁极化子。在本文中,我们从理论上讨论了利用超冷原子的谱学实验可获得关于磁极化子性质的进一步洞见。我们考虑从具有少量空穴掺杂的自旋极化态出发,施加双光子拉曼光激发,将原子转移至不同的自旋态。我们证明,此类磁振子注入谱会出现一个独立的峰,对应于空穴与磁振子之间形成的束缚态。该极化子峰与简单磁振子谱之间的能量间隔正比于单粒子隧穿幅度,并可借助目前可用的实验技术轻松分辨。对于某些动量转移,还存在一个额外的峰,对应于光激发两个空穴与一个磁振子所形成的束缚态。我们指出,在三角晶格中的两组分玻色混合物中,亦可形成动力学磁极化子,其中由一个空穴与一个磁振子构成一个排斥性束缚态。