二维晶格上偶极转子的量子相

利用路径积分基态量子蒙特卡洛（PIGS）方法，研究了受限在正方形与三角形几何二维（2D）晶格顶点上的偶极子的量子相变。我们分析了作为偶极相互作用强度与横向电场强度函数的相图。该研究揭示了一类量子偶极转子的取向相，其性质由各向异性偶极-偶极相互作用强度、所加横向场强度与转动常数之间的比值决定。对于三角晶格，在偶极相互作用强度与所加场均零或较弱时出现的普适取向无序相，被发现随着偶极-偶极相互作用强度的增加，无论所加横向场强度如何，均转变为晶格面内具有净极化的相，此外还存在随电场强度增加而至横向极化相的预期转变。正方形晶格也被发现随偶极-偶极相互作用强度增加而从无序相转变为有序相，以及随电场强度增加而至横向极化相的预期转变。与三角晶格情形相反，正方形晶格上高偶极-偶极相互作用强度下的有序相呈现条状有序。这些量子偶极转子相的性质由相互作用的各向异性主导，并为发展超越著名自旋哈密顿量模型范式的新量子相提供了有用模型，特别实现了具有各向异性长程相互作用的量子转子类哈密顿量的新颖物理实现。