掺杂二维 SU(4) 量子磁体中的动力学阻挫导致的分数化
强关联电子
2026-04-01 v1 介观与纳米尺度物理
量子气体
摘要
将电子分离为涌现的分数化准粒子是强相互作用物质中奇异量子相的特征。理解分数化激发在何种条件下出现是一个主要概念性挑战，有助于实现长期追寻的量子自旋液体等态。这里我们提出了一种独特的分数化机制。从阻挫三角晶格上 SU(4) 对称的 t-J 模型在四分之一填充下的 plaquette 有序基态出发，我们揭示了序与分数化之间随掺杂变化的引人注目的相互作用。对于空穴掺杂，我们发现动力学阻挫可通过将空穴分数化为费米子自旋子和玻色子空穴子来缓解：当自旋子形成自旋子费米面时，空穴子使其动能最小化。我们在大 N 极限下以解析方式以及通过矩阵乘积态在圆柱几何上模拟 SU(4) 情况和变分蒙特卡洛方法在高达 40×40 的系统尺寸上数值支持了这一机制。相反，电子掺杂将系统驱动至类似 Nagaoka 定理的铁磁相。我们讨论了莫尔异质结构和超冷原子中的可能实验实现，并提出了动力学探针以寻找分数化准粒子的关键特征。
引用
@article{arxiv.2603.28871,
title = {Fractionalization from Kinetic Frustration in Doped Two-Dimensional SU(4) Quantum Magnets},
author = {Wilhelm Kadow and Ivan Morera and Eugene Demler and Michael Knap},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28871},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 9 figures