Kitaev 分数量子液体中的普适热力学

在 Kitaev 蜂窝模型中，量子自旋在冷却时自发分化为巡游 Majorana 和规范通量，导致有限温度下的丰富实验表现并引发研究热潮。在本工作中，我们采用指数张量重正化群方法探索各种扰动下的 Kitaev 模型，包括外场、海森堡耦合以及 Kitaev 材料中常见的非对角耦合。通过大规模多体计算，我们发现在中等温度下存在一种对扰动具有鲁棒性的 Kitaev 分数量子液体。该分数量子液体表现出普适的热力学行为，包括分数热熵、金属性比热以及中等温度下的磁化率居里定律。这种具有修正居里常数的涌现普适磁化率行为，可归因于强烈涨落的 Z_2 通量以及极短程且键指向性的自旋关联。基于这一见解，我们重新审视 Na_2IrO_3 和 α-RuCl_3 的磁化率测量，发现了有限温度分数化与铁磁性 Kitaev 耦合的明显迹象。此外，分数量子液体中奇特的自旋关联对应于一种条纹状结构因子，其随自旋分量变化而在扩展布里渊区中旋转。因此，我们的发现鼓励未来通过热力学测量和自旋分辨结构因子探测在 Kitaev 材料中实验探索分数量子液体。