二维量子磁体中竞争序的统一描述

量子磁体提供了强相互作用量子物质最简单的例子，然而在一维以上空间维度中，它们仍难以被全面理解。在一维情况下，取得进展的关键要素是提供统一描述的卢廷格液体理论。在此，我们探索二维中一个大有希望的类似框架——狄拉克自旋液体（DSL），它可以在几种不同的晶格上构造。DSL 是量子电动力学（QED$_3$）的一个版本，具有四种味（flavor）的狄拉克费米子与光子耦合。重要的是，其激发还包括驱动禁闭的磁单极子。通过计算方晶格、蜂窝晶格、三角晶格和笼目（kagomè）晶格上对称性对单极子的完整作用，我们回答了先前未解决的关键问题。我们发现，与二分（方和蜂窝）晶格相比，DSL 在三角和笼目晶格上的稳定性增强。我们获得了 DSL 在三角和笼目晶格上的普适特征，包括由单极子激发产生的那些特征，可作为对数值模拟和现有材料实验的指导。有趣的是，这些晶格上熟悉的 120 度磁序可由单极子增殖得到。即使不稳定，狄拉克自旋液体也统一了多种有序态，这有助于整理在强关联二维材料中观察到的大量相。