在超冷 SU($N$) Hubbard 模型中观测到反铁磁关联

莫特绝缘体是强关联物理的范式，产生了具有新颖且难以解释性质的物相。将莫特绝缘体典型的 SU(2) 对称性扩展至 SU($N$) 预计会在低温下产生奇异量子磁性，但理解大 $N$ 下强量子涨落的影响仍是一项开放挑战。本工作中，我们在由光晶格中镱原子实现的 SU(6) Hubbard 模型中实验观测到最近邻自旋关联。我们研究了一维、二维平方及三维立方晶格几何。由于强烈的波梅兰丘克冷却，所测得的 SU(6) 自旋关联相比 SU(2) 关联显著增强。我们还给出了基于精确对角化与行列式量子蒙特卡罗的数值计算。一维晶格的实验数据在无任何拟合参数的情况下与理论相符。理论与实验的详细比较使我们能从测得关联推断出最低温度为隧穿幅度的 $\left[{0.096 \pm 0.054 \, \rm{(theory)} \pm 0.030 \, \rm{(experiment)}}\right]/k_{\rm B}$ 倍。对于二维和三维晶格，实验达到的熵低于我们计算收敛的熵，凸显了实验作为量子模拟的地位。这些结果为由来已久的 SU($N$) 量子磁性研究打开了大门。