拓扑 Mott 绝缘体的里德堡原子量子模拟与陈数表征

在本工作中，我们考虑了蜂窝晶格上具有最近邻和次近邻排斥 Hubbard 相互作用的无自旋费米子系统，并提出并分析了一种利用二维六角光晶格中的冷原子对该模型进行模拟量子模拟的现实方案。为此，我们首先在平均场理论处理下推导了该相互作用模型的零温相图。我们表明，除了半金属相和电荷密度波有序相外，该系统还表现出量子反常霍尔相，该相是动态产生的，即纯粹由排斥费米子相互作用产生，且无需任何外规范场。我们通过数值计算陈数确立了这种动态产生的 Mott 绝缘相的拓扑性质。基于对平均场相图的了解，我们随后详细讨论了如何利用最先进的实验技术，通过激光修饰将处于电子激发里德堡态（具有强偶极相互作用）的冷费米子基态原子有效地工程化为相互作用哈密顿量。