与单组分费米子物质耦合的二维 $\mathbb{Z}_2$ 规范理论的量子相
强关联电子
2022-06-20 v3 量子气体
超导电性
高能物理 - 格点
高能物理 - 理论
摘要
我们研究了 Wegner 的离散伊辛规范场与在二维方晶格上跳跃的 对称单组分费米子物质相互作用的丰富量子相图。在特定的极限下，该模型退化为 (i) 纯 偶和奇规范理论，(ii) 在退禁闭 规范场静态背景中的自由费米子，(iii) 一般二聚体填充下的动力学 Rokhsar-Kivelson 量子二聚体模型。我们发展了一种局域变换，将格点规范理论映射到 规范不变的自旋 自由度模型。利用该映射，我们进行了数值密度矩阵重整化群计算，证实了我们对上述极限的理解。此外，在不存在磁 plaquette 项时，我们揭示了半填充下拓扑有序狄拉克半金属和交错莫特绝缘体相的征兆。在强耦合下，该格点规范理论展现出分形子现象学，孤立费米子完全冻结，二聚体呈现受限迁移率。在该极限下，我们预言基态中二聚体形成紧致团簇，其跳跃随团簇尺寸呈指数抑制。我们利用精确对角化数值确定了最小团簇的能带结构。本文讨论的丰富现象学可在离散规范理论的模拟与数字量子模拟器以及 Kitaev 自旋轨道液体中探测。
引用
@article{arxiv.2012.08543,
title = {Quantum phases of two-dimensional $\mathbb{Z}_2$ gauge theory coupled to single-component fermion matter},
author = {Umberto Borla and Bhilahari Jeevanesan and Frank Pollmann and Sergej Moroz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.08543},
year = {2022}
}
备注
v3: intro now includes a summary of main results together with a new Fig. 1; new results for the confinement transition in the inset of Fig. 10; references added