统一 Kitaev 磁体、kagome 二聚体模型与 ruby Rydberg 自旋液体
摘要
量子自旋液体（QSLs）的探索由多种方法指导，包括共振价键（RVB）图像、去禁闭晶格规范理论和 Kitaev 模型。最近，受 Rydberg 阻塞机制启发，ruby 晶格上的自旋液体基态在数值上得到确立。在此，我们将这些不同方法统一于一个母哈密顿量中，其中任意子的局域涨落稳定了去禁闭。该母哈密顿量定义在 kagomé 三角形上——每个三角形承载四个类 RVB 态——且仅包含 Ising 相互作用和单点横向场。在弱场极限下，可恢复 ruby 自旋液体和精确可解的 kagomé 二聚体模型，而强场极限则约化为 Kitaev 蜂窝模型，从而统一了三种看似不同的 QSL 研究方法。我们类似地得到了手性 Yao-Kivelson 模型、蜂窝环面码以及一个新型自旋-1 四极 Kitaev 模型。最后者通过到 kagomé Ising 反铁磁体的非局域映射被证明处于 QSL 相。我们展示了我们框架的多种应用，包括 (a) 将 ruby 晶格模型绝热形变为精确可解的 kagomé 二聚体模型，确证前者中的 QSL 相；以及 (b) 阐明在 ruby 晶格自旋液体的 Rydberg 实现中测量非对角弦的动力学协议。更一般地，我们发现 Kitaev 耦合与用于涌现二聚体模型的排斥相互作用之间存在密切联系。例如，我们展示了 ruby 晶格上的自旋-1/2 XXZ 模型如何编码 Kitaev 蜂窝模型，为实现后者于冷原子或固态系统提供了新途径。
引用
@article{arxiv.2205.15302,
title = {Unifying Kitaev magnets, kagome dimer models and ruby Rydberg spin liquids},
author = {Ruben Verresen and Ashvin Vishwanath},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.15302},
year = {2022}
}
备注
22 pages + appendix; v2 is the published version which contains additional models (Sec V.E) and a protocol for efficiently gauging $Z_2$ and $Z_2 \times Z_2$ symmetries (Appendix B)