蜂窝晶格上的多节点量子自旋液体

最近人们认识到，Kitaev 材料中的锯齿形磁序可由称为 $\Gamma'$ 项的小的负非对角相互作用稳定。为了充分理解 $\Gamma'$ 相互作用的效应，我们利用变分蒙特卡洛方法研究了蜂窝晶格上的量子 $K$-$\Gamma$-$\Gamma'$ 模型。在 $\Gamma'>0$ 处发现了两种多节点 Z$_2$ 量子自旋液体（QSL），其中一种是先前发现的近邻 Kitaev 自旋液体，称为 PKSL14 态，它与 Kitaev 自旋液体具有相同的投影对称群（PSG）。一个显著的结果是，在较大的 $\Gamma'$ 处出现了具有不同 PSG 的 $\pi$-通量态。该 $\pi$-通量态的特征是在原始布里渊区（BZ）中自旋子色散的周期性结构增强，这在实验上可观测。有趣的是，两个 PKSL8 态与 $\pi$-通量态竞争，其中之一的稳定可由六自旋环交换相互作用实现。这些节点型 QSL 的物理性质通过施加磁场来研究，其结果依赖于锥数的多少。我们的研究推断，在原始 BZ 中存在一族包含 $6n+2, n\in\mathbb Z$ 个 Majorana 锥的零通量 QSL，以及一族包含 $4(6n+2)$ 个锥的 $\pi$-通量 QSL。这为相关材料中非 Kitaev QSL 的实验实现提供了指导。