三维钴化合物中的自旋轨道纠缠态与 Kitaev 物理的实现：进展报告

在真实材料中实现 Kitaev 蜂窝磁模型已成为凝聚态物理与材料科学中最受关注的话题之一。若得以实现，有望承载奇异量子物相并为容错量子计算提供潜在实现途径。过去多年，由于内禀强自旋轨道耦合，大量工作集中于 4d 或 5d 重过渡金属化合物。但近来越来越多证据表明，Kitaev 模型也可在自旋轨道耦合弱得多的 3d 过渡金属体系中实现。本综述旨在作为这一快速发展领域的指南，聚焦于 d$^7$ 过渡金属占据的体系。我们概述了在此类体系中实现 Kitaev 模型的当前理论与实验进展。考察了近期对含 Co$^{2+}$ 离子的候选材料的实验观测：例如 CoPS$_3$、Na$_3$Co$_2$SbO$_6$ 和 Na$_2$Co$_2$TeO$_6$，随后简要回顾理论背景。最后通过对比实验观测与密度泛函理论(DFT)计算作结。我们强调在钴基化合物中实现 Kitaev 相互作用时 $t_{2g}$ 间跳跃通道与 Hund 耦合的重要性，这一点在以往研究中被忽视。本综述提出了在 3d 钴化合物及更广范围内寻找 Kitaev 物理的未来方向。