强耦合和量子临界性下的晶格玻色极化子

我们开发了一个新的理论框架，用于探索在莫特绝缘体（MI）到超流（SF）量子相变的量子临界区域中，一个移动杂质与强关联玻色子浴之间的强相互作用。我们的框架基于对玻色子浴的强大量子Gutzwiller（QGW）描述，并结合了用于杂质-浴相互作用的图解场论。通过对选定的一类图进行无穷阶重求和，我们得到了一个丰富的图像：杂质被浴的基本模式所修饰，这些模式的特征从MI中的有能隙的粒子-空穴激发转变为SF中的希格斯模式和零能隙的戈德斯通模式。这导致了多个准粒子（极化子）分支的存在，其性质反映了强关联环境。特别地，一个极化子分支在其能量上表现出尖锐的尖点，而在整数填充的量子相变点，出现了一个新的基态极化子，这反映了SF相中的非解析行为和戈德斯通模式的出现。在非整数填充时，由于玻色子浴的“莫特性”变化，这些特征的平滑版本也会出现。我们还将我们的图解结果与量子蒙特卡洛计算进行了比较，获得了极好的一致性。对于这种在最大关联量子临界区域中杂质与玻色子强相互作用的非平凡情况，这种精度非常显著，也确立了我们的框架的实用性。最后，我们的结果展示了杂质如何用作量子传感器，并强调了在固定粒子数和固定化学势条件下实验之间的根本差异。