$Z_2$ 自旋液体的拓扑相变与单/多任意子动力学

在具有任意子激发和拓扑序的量子多体模型中，量子二聚体模型（QDM）为研究单任意子与多任意子连续谱之间的关系提供了独特平台。然而，作为具有局域约束的典型关联系统，由于缺乏受控方法，不同晶格几何与参数区间下 QDM 的通用解仍属空白。本文通过新近发展的扫簇量子蒙特卡洛算法，得到了三角晶格 QDM 各相中的激发谱。我们的结果揭示了 $Z_2$ 量子自旋液体（QSL）内部的单 vison 激发及其向 $\sqrt{12}\times\sqrt{12}$ 价键固体（VBS）的凝聚，并证明了 QSL-VBS 相变处的平移对称性分数量子化与涌现 O(4) 对称性。我们发现单 vison 激发（其卷积定性地重现二聚体谱）并非自由，而是在整个相变过程中受到相互作用效应影响。具有 O(4) 序参量的 VBS 之性质被完整揭示。我们的方法为 QDM 静态与动力学性质的通用求解开辟了道路，并对可编程量子模拟器中分数激发的实现与探测具有参考意义。