光晶格中依赖相互作用的光子辅助隧穿：强关联电子与动力学规范场的量子模拟器

我们提出了一种方案，将移动光晶格中的光子辅助隧穿与强 Hubbard 相互作用相结合，从而能够量子模拟典型的量子多体模型。我们表明，在特定机制下，该量子模拟器可产生具有可调键 - 电荷相互作用的有效 Hubbard 哈密顿量，这是强关联电子研究背景下的一个模型。在另一种机制下，我们展示了如何利用隧穿的关联破坏来探索有限 Hubbard 排斥下的 Nagaoka 铁磁性。通过改变光子辅助隧穿参数，我们还可以获得$t$-$J$模型，其中隧穿$t$、超交换相互作用$J$甚至 Heisenberg-Ising 各向异性均可独立调控。因此，该典型模型的完整相图变得可供冷原子实验访问，突破了强排斥极限下标准单带 Hubbard 哈密顿量所允许的$t\gg J$区域。最后我们表明，通过推广光子辅助隧穿方案，该量子模拟器可产生动力学规范场模型，其中处于特定电子态的原子会修饰具有不同内部态的原子的隧穿，从而产生模仿动力学磁场的 Peierls 相位。