通过量子涨落与具有奇异熵的随机铺砌从阻挫到玻璃态

当磁矩（自旋）在三角形基元的几何结构中规则排列时，自旋可能无法同时满足其与近邻的相互作用。这种称为阻挫（frustration）的现象会导致大量能量简并的磁态（基态），从而产生自旋液体和自旋冰等奇异态。在此，我们报道了一种替代情形：一个在经典极限下应为液体的系统，因量子涨落而冻结成玻璃态。具体案例是一个自旋排列在双金字塔三角网络中的阻挫磁体。当考虑量子修正时，经典简并性被打破，形成崎岖能量景观中的一组局部极小值，这些极小值被巨大的能量势垒隔开，且对应于有限数量的简并周期性基态。大能量势垒的出现是由于缺乏自旋液体候选系统中典型的局部零能模。我们通过将局部能量极小值态集合映射为彩色六边形铺砌确立了这一点。我们表明该系统表现出大量的非周期镶嵌。局部极小值的构型熵对边界条件极其敏感，其标度依赖于边界长度而非体积。文中还讨论了低温热力学性质，并将其与其他玻璃态材料进行了比较。