Lieb 晶格中通过弱相互作用实现的拓扑-反铁磁性

关于量子多体系统的一个普遍观点是，涌现相通常属于 Landau-Ginzburg 范式或拓扑分类之一。实验实现涌现的自发对称性破坏与拓扑秩序的相互作用仍具有挑战性。本文提出了一个可被实验访问的平台，用于研究自旋轨道耦合 Lieb 晶格中的磁性拓扑态。令人惊讶的是，我们观察到在由弱相互作用支配的 Lieb 晶格中，拓扑特征（以 Chern 数和 Bott 指数量化）与自发对称性破坏秩序（如反铁磁性）共存于许多体基态中。计算分析结合动力学均场理论和 Hartree-Fock 近似，揭示了在弱相互作用下磁性拓扑绝缘体出现的显著参数区间。这种非常规现象源于 Lieb 晶格独特的能带结构，促进了相互作用驱动的对称性破坏与自旋轨道耦合引起的能带反转之间的协同作用。至关重要的是，由于它们的共同来源于相同的相互作用、自旋化学原子，自旋极化和自旋扭绞原本就是耦合的现象。我们进一步提出了一种针对超冷原子的具体实验实现方案，利用当前可用的拉曼晶格技术。我们的发现为探索高度关联系统中对称性破坏态与拓扑秩序之间的相互作用开辟了道路。