手性自旋液体与分数量子霍尔相的二维到三维转变

Xiaofan Wu; Yahui Zhang

手性自旋液体与分数量子霍尔相的二维到三维转变

强关联电子 2023-07-14 v1

作者: Xiaofan Wu , Yahui Zhang

摘要

具有涌现U(1)规范场的二维(2D)分数量子相已引起广泛关注。然而，许多实验实现实际上位于具有无限堆叠二维层的三维(3D)系统中。于是自然产生一个问题：从每层具有2+1维U(1)规范场的解耦极限出发，当层间耦合增强时，规范场如何变为3+1维？本文提出一种通过凝聚层间激子实现二维到三维的转变。凝聚的Goldstone模式成为三维相中缺失的a_z分量。作为一个简单例子，我们由无限堆叠的二维手性自旋液体(CSL)构造出三维CSL。该三维CSL具有无隙光子模式，其在z方向色散为 $\omega \sim q_z^2$ 。同一理论也适用于分数量子霍尔相。在二维到三维转变点，沿动量空间中一条线 $q = (0,0,q_z)$ 的每个 $q_z$ 处均存在无隙模式，这与仅在单一动量处有无隙模式的常规临界点不同。同时，标度维数 $\Delta (q_z)$ 具有 $q_z$ 依赖性，表明其结构比简单解耦不动点更为非平凡。我们的理论也可推广至具有层内与层间Chern-Simons项的一般无穷分量Chern-Simons-Maxwell理论(iCSM)与三维无隙相之间的临界点。某些iCSM理论近来被证明描述有隙非层状分形子序。因此我们获得了有隙分形子序与三维无隙相之间的连续转变。

关键词

手性自旋液体分数量子霍尔维度转变层间激子凝聚 Chern-Simons-Maxwell理论分形子序 U(1)规范场

引用

@article{arxiv.2307.06366,
  title  = {Two-dimension to three-dimension transition of chiral spin liquid and fractional quantum Hall phases},
  author = {Xiaofan Wu and Yahui Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.06366},
  year   = {2023}
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手性自旋液体与分数量子霍尔相的二维到三维转变

摘要

关键词

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