j_eff = 3/2 矩模型中可精确求解的多极自旋液体

我们研究了一个在蜂窝晶格上具有自旋-轨道纠缠的 $j_{\mathrm{eff}} = \frac{3}{2}$ 矩之间键方向四极和八极相互作用的可精确求解模型。我们表明该模型具有带有无能隙费米子激发的多极自旋液体相。在破坏时间反演和旋转对称性的扰动存在下，我们发现了阿贝尔和非阿贝尔拓扑相，其陈数取值为 $0$、$\pm 1$ 和 $\pm 2$。我们还使用部分子平均场方法和轨道波理论研究了多极自旋液体之外的量子相变。在强可积性破坏相互作用的 regime 下，多极自旋液体让位于铁四极-涡旋和反铁八极有序相，这些相隐藏着自旋-$\frac{1}{2}$ Kitaev 自旋液体。我们的工作揭示了具有强自旋轨道耦合的莫特绝缘体中不寻常多极序和量子自旋液体的机制。