光晶格中 d 轨道玻色子的相

我们探究了玻色原子载入各向同性方形光晶格 d 带中的性质。继 [Y. Zhai et al., Phys. Rev. A 87, 063638 (2013)] 报道近期实验成功（以 99% 保真度实现 d 带占据）之后，我们对该系统可能出现的相进行了理论研究。利用三个 d 带轨道的 Gutzwiller 拟设，我们标定了莫特绝缘相的边界。在占据数不太大时，其中两个轨道被主导占据，而第三个能量略高的轨道几乎未被占据。在此区域，我们在超流相中发现涡旋晶格的形成，其中涡旋以涡旋/反涡旋对的形式出现，每个格点锁定两对。由于涡旋的取向，时间反演对称性被自发破缺。该态还破缺了离散的 Z2 对称性。我们进一步推导了一个有效的自旋-1/2 模型，用以描述单位填充下最低莫特相的相关物理。我们认为相应的二维相图应当丰富，包含若干不同相。我们还解释了如何产生反对称自旋相互作用，从而引发自旋倾斜等新颖效应。