二维晶格上具排斥偶极密度-密度相互作用的硬核玻色子量子相

我们分析了具有排斥偶极势相互作用的硬核玻色子的基态量子相图。玻色子动力学由二维晶格上的扩展 Bose-Hubbard 哈密顿量描述。基态源于晶格几何与长程相互作用之间的竞争，我们通过受所考虑原胞尺寸限制的经典自旋平均场方法加以处理。该扩展经典自旋平均场理论考虑了无截断的长程密度-密度相互作用。我们考虑三种不同晶格几何：平方、蜂窝与三角。在零跳跃极限下，基态总是固相（带隙）的魔鬼阶梯。此类破缺平移对称性的晶体相相对于有限跳跃振幅是稳健的。在中等跳跃振幅下，这些带隙相熔化，产生各类晶格超固相，其可具有含多个子晶格密度的奇异特征。在足够大跳跃下，基态为超流体。我们将该方法预测的相稳定性通过与具最近邻相互作用的 Bose-Hubbard 模型已知量子相图，以及平方与三角晶格上偶极情形的量子蒙特卡洛模拟进行比较来度量。我们的结果对类比量子模拟器（例如光晶格中超冷偶极原子）中自组织晶体有序模式的实验实现具有直接意义。