烧绿石晶格上偶极 - 八极二重态产生的量子自旋冰与拓扑相

我们考虑一类 d 电子和 f 电子系统，其中偶极 - 八极 Kramers 二重态出现在烧绿石晶格的格点上。对于此类二重态，赝自旋的两个分量像磁偶极子一样变换，而另一个分量则像磁八极张量的一个分量一样变换。基于对称性分析，我们构建并研究了巡游极限和局域极限下的偶极 - 八极二重态模型。在这两种极限下，所得模型的形式都出奇地简单。在巡游极限下，我们发现了拓扑绝缘体行为。在局域极限下，最一般的最近邻自旋模型是 XYZ 模型。我们表明，该 XYZ 模型展现出两种不同的量子自旋冰 (QSI) 相，我们将其命名为偶极 QSI 和八极 QSI。最后，我们讨论了其对真实材料系统的潜在相关性。