光学晶格中反铁磁自旋链的量子模拟

理解量子力学系统中奇异形式的磁性是现代凝聚态物理的核心目标之一，其影响从高温超导体延伸至自旋电子器件。在量子相变附近模拟磁性材料，由于组成磁自旋之间的量子纠缠带来的极端复杂性，在经典计算机上难以处理。本文利用光学晶格中约束的简并玻色气体，模拟了经历相变的相互作用量子伊辛自旋链。通过占据数到赝自旋的映射实现了强自旋相互作用。当我们改变外加场时，量子涨落驱动系统从顺磁相进入反铁磁相。在顺磁相中，自旋间的相互作用被使自旋对齐的外加场所压倒。在反铁磁相中，相互作用占主导并产生交错磁序。通过原位格点分辨成像和噪声关联测量两种方法观测到了磁畴的形成。通过展示在光学晶格中实现量子磁性的途径，本工作应能促进利用超冷原子对磁性模型的进一步研究，加深我们对真实磁性材料的理解。