利用极性分子实现 Kitaev 蜂窝模型及其他奇异自旋模型

我们证明，钉扎在光学晶格中的超冷极性分子可用于实现包括 Kitaev 蜂窝模型在内的多种奇异自旋模型。将每个分子视为刚性转子，我们利用直流电场和微波场将转动能级的叠加态定义为有效的自旋自由度，而偶极-偶极相互作用则产生了自旋间的相互作用。特别地，我们证明，在足够的微波控制下，两个自旋间的相互作用可以写成五个独立可控的哈密顿量项之和，这些项正比于五个二阶球谐函数 $Y_{2,q}(\theta,\phi)$，其中 $(\theta,\phi)$ 是连接这两个分子的向量的球坐标。为了展示这种方法在 [S. R. Manmana et al., arXiv:1210.5518v2] 所研究的最简示例之外的潜力，我们重点关注 Kitaev 蜂窝模型的实现，该模型可以支持奇异的非阿贝尔任意子激发。我们还讨论了生成具有任意自旋 $S$ 的自旋哈密顿量的可能性，包括那些具有 $SU(N=2S+1)$ 对称性的哈密顿量。