一维自旋-轨道 SU(2)$\otimes$XXZ 模型中的量子纠缠

我们研究了一个具有 SU(2) 自旋交换、各向异性 $XXZ$ 轨道交换相互作用及负交换耦合的一维 SU(2)$\otimes$XXZ 模型的相图与自旋-轨道纠缠。作为独特特征，纠缠基态中的自旋-轨道纠缠熵随系统尺寸线性增长。在 Ising 轨道相互作用情形下，我们识别出一个由轨道部分关联四倍化所触发的、具有长程自旋单态二聚体关联的涌现相。这种奇特的平移不变自旋单态二聚体相具有有限的 von Neumann 纠缠熵，并在包含轨道量子涨落时依然存在。它甚至在各向同性 SU(2)$\otimes$SU(2) 极限下也能存续。令人惊讶的是，对于有限的横向轨道耦合，长程自旋单态关联也共存于反铁磁自旋与交替轨道相中，使得该相同样非常规。此外，我们还发现了一个互补的轨道单态相，它存在于各向同性情形但不延伸至 Ising 极限。其纠缠本质与在常讨论的正耦合模型中发现的有着根本不同。我们进一步研究了退纠缠铁磁自旋/铁磁轨道基态的集体自旋与轨道波激发，并探索了自旋-轨道激发的连续谱。有趣的是，在这些激发中发现了两种激子束缚态模式。它们的自旋-轨道关联不同于其余连续谱状态，并表现出 von Neumann 熵随系统尺寸增加的对数标度。