由最近邻两自旋相互作用和对偶性产生的分形子拓扑序

分形子拓扑序描述了一种非凡的物质相，其特征是具有受限动力学的分形子激发，以及在三维环面上随系统长度指数增长的基态简并度。然而，先前展示该序的模型需要多自旋相互作用，这在真实材料或冷原子系统中可能极难实现。本工作中，我们提出了一个更具物理现实性的模型，其具有所谓的 X-cube 分形子拓扑序，但仅需要最近邻两自旋相互作用。该模型位于基于三维蜂窝的晶格上，每个格点有至多两个自旋-1/2 自由度，原胞包含 6 个格点。模型由两堆正交的 $Z_2$ 拓扑序 Kitaev 蜂窝层构成，它们通过两自旋相互作用耦合在一起。我们还表明，可以引入四自旋相互作用来稳定 3+1D $Z_2$ 拓扑序。我们也找到了模型中四个量子相变的双重描述，它们似乎均为不连续的一级相变。