石墨烯上氦的二维 Bose-Hubbard 模型

关联系统领域一个令人振奋的进展是实现量子物质的二维(2D)相。对于玻色子系统,强关联在 2D 环境中显现的一个例子是吸附于石墨烯上的氦。我们构建了该系统的有效 Bose-Hubbard 模型,其涉及硬核玻色子 $(U\approx\infty)$、排斥最近邻 $(V>0)$ 和小吸引次近邻 $(V'<0)$ 相互作用。映射到 Bose-Hubbard 模型是通过多种多体技术完成的,这些技术考虑了在石墨烯晶格间距尺度上的强 He-He 关联。与稀薄超冷原子情形(相互作用有效为点状)不同,氦-石墨烯系统中短程静电和长程色散相互作用的详细微观形式对涌现的 Bose-Hubbard 描述至关重要。结果将吸附于石墨烯上的第一层 $^4$He 的基态置于深度公度固相,对偶三角晶格上 1/3 的格点被占据。由于有效 Bose-Hubbard 模型的参数对精确晶格结构非常敏感,这为调控该固态系统中的量子相变开辟了途径。