狄拉克半金属中费米子诱导的量子临界点：无符号问题量子蒙特卡洛研究

根据朗道判据，当有效金兹堡 - 朗道自由能中允许序参量的立方项存在时，相变应为一阶相变。最近，重整化群（RG）分析表明，在二维狄拉克半金属中，原本被认为是一阶的 $Z_3$ 相变处可能发生连续相变，此类非朗道型相变被称为“费米子诱导的量子临界点”（FIQCP）[Li et al., Nature Communications 8, 314 (2017)]。该 RG 分析由四分量狄拉克费米子味数 $N$ 的 $1/N$ 展开控制，显示当 $N\geq N_c$ 时会出现 FIQCP。此前对蜂窝晶格上 SU($N$) 费米子微观模型的量子蒙特卡洛（QMC）模拟表明，当 $N\geq 2$ 时，在狄拉克半金属与 Kekulé 价键固体（Kekule-VBS）之间的相变处会发生 FIQCP。然而，下界 $N_c$ 的精确值尚未确定。特别是，迄今为止尚未通过研究微观模型来探索 $N=1$ 的情形。在此，通过引入 $N=1$ 的广义 SU($N$) 费米子模型（即蜂窝晶格上的无自旋费米子），我们进行了大规模无符号问题的马约拉纳量子蒙特卡洛模拟，并发现了 $N=1$ 时存在 FIQCP 的确凿证据。因此，我们的结果表明，对于所有正整数 $N\geq 1$，FIQCP 均可在二维狄拉克半金属中发生。