磁场揭示的 Kitaev 自旋液体理论

在高度纠缠态（如量子自旋液体）中，基本激发可能展现异于基本玻色子与费米子所服从的奇异统计。称为非阿贝尔任意子的激发被预言存在于 Kitaev 自旋液体中——即约十年前 Kitaev 提出的精确可解模型的基态。此类非阿贝尔任意子的确凿特征，即半整数量子化的热霍尔电导，最近在 $\alpha$-RuCl$_3$ 中被报道。尽管引人入胜，针对 $\alpha$-RuCl$_3$ 中该现象的微观理论仍不明朗，因为纯 Kitaev 相无法捕捉出现在中间磁场中的这些任意子。本文我们给出介于低场与高场态之间浮现的 Kitaev 自旋液体的微观理论。此结果的关键在于一个反铁磁非对角对称相互作用，它使得 Kitaev 自旋液体在磁场下能从纯铁磁 Kitaev 极限中凸出。这一通用模型捕捉了磁场揭示的 Kitaev 自旋液体，并展现出磁场效应的强各向异性。当磁场垂直于蜂窝面时，预言存在宽广的非阿贝尔任意子 Kitaev 自旋液体区。