无序非 Kramers 烧绿石中 U(1) 量子自旋液体的不稳定性

量子自旋液体 (QSLs) 是展现长程纠缠并支持演生规范场的奇异物质相。对这些态实验实现的积极搜寻已识别出几种性质暗示 QSL 物理的材料。理解这些 QSL 候选者的一个关键问题通常是晶体结构的弱无序与自旋液体态之间的相互作用。最近指出，在至少一类重要的 QSL 候选者——基于非 Kramers 离子（如 Pr$^{3+}$ 或 Tb$^{3+}$）的烧绿石磁体中——结构无序实际上可以促进 $U(1)$ QSL 基态。在此，我们通过分析这些系统最小模型（随机横场伊辛模型）中 QSL 态的稳定性，将该提议建立在定量基础上。我们考虑了两种不稳定性，它们在相图的不同极限下相关：自旋子的凝聚与 $U(1)$ 规范场的禁闭。在获得 QSL 态的稳定性边界后，我们将结果直接应用于无序候选 QSL Pr$_2$Zr$_2$O$_7$。我们发现，当前研究的 Pr$_2$Zr$_2$O$_7$ 样品的可用数据最符合其处于自旋液体区之外的基态，即由于结构无序影响而处于四极矩接近饱和的顺磁相。