論文の概要: Thermodynamics and magnetism in the 2D-3D crossover of the Hubbard model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.02029v2
- Date: Sat, 29 Aug 2020 16:56:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-17 06:50:34.182517
- Title: Thermodynamics and magnetism in the 2D-3D crossover of the Hubbard model
- Title（参考訳）: ハバード模型の2次元3次元交叉における熱力学と磁性
- Authors: Eduardo Ibarra-Garc\'ia-Padilla, Rick Mukherjee, Randall G. Hulet,
Kaden R. A. Hazzard, Thereza Paiva and Richard T. Scalettar
- Abstract要約: 異方性は銅酸化物超伝導体の物理学に関係している。
この結果の興味深い意味は、エントロピーが異方性に依存していることにある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The realization of antiferromagnetic (AF) correlations in ultracold fermionic
atoms on an optical lattice is a significant achievement. Experiments have been
carried out in one, two, and three dimensions, and have also studied
anisotropic configurations with stronger tunneling in some lattice directions.
Such anisotropy is relevant to the physics of cuprate superconductors and other
strongly correlated materials. Moreover, this anisotropy might be harnessed to
enhance AF order. Here we numerically investigate, using Determinant Quantum
Monte Carlo, a simple realization of anisotropy in the 3D Hubbard model in
which the tunneling between planes, $t_\perp$, is unequal to the intraplane
tunneling $t$. This model interpolates between the three-dimensional isotropic
($t_\perp = t$) and two-dimensional ($t_\perp =0$) systems. We show that at
fixed interaction strength to tunneling ratio ($U/t$), anisotropy can enhance
the magnetic structure factor relative to both 2D and 3D results. However, this
enhancement occurs at interaction strengths below those for which the N\'eel
temperature $T_{\rm N\acute{e}el}$ is largest, in such a way that the structure
factor cannot be made to exceed its value in isotropic 3D systems at the
optimal $U/t$. We characterize the 2D-3D crossover in terms of the magnetic
structure factor, real space spin correlations, number of doubly-occupied
sites, and thermodynamic observables. An interesting implication of our results
stems from the entropy's dependence on anisotropy. As the system evolves from
3D to 2D, the entropy at a fixed temperature increases. Correspondingly, at
fixed entropy, the temperature will decrease going from 3D to 2D. This suggests
a cooling protocol in which the dimensionality is adiabatically changed from 3D
to 2D.
- Abstract（参考訳）: 光格子上における超低温フェルミオン原子の反強磁性(AF)相関の実現は重要な成果である。
実験は1次元、2次元、3次元で行われ、格子方向に強いトンネルを持つ異方性構造も研究されている。
このような異方性は、銅酸化物超伝導体や他の強い相関を持つ物質の物理学に関係している。
さらに、この異方性はAF秩序を高めるために利用することができる。
ここでは、決定式量子モンテカルロを用いて3次元ハバード模型における異方性の単純な実現法を数値的に検討し、平面間のトンネル ($t_\perp$) は、平面内トンネル ($t$) と不等式である。
このモデルは3次元等方性(t_\perp = t$)と2次元(t_\perp =0$)のシステムを補間する。
固定相互作用強度とトンネル比(U/t$)では, 異方性は2次元と3次元の両方の結果に対して磁気的構造因子を高めることができる。
しかし、この拡張は n\eel 温度 $t_{\rm n\acute{e}el}$ が最大である相互作用強度以下の相互作用強度において起こり、最適な $u/t$ で等方性3d系でその値を超えることができない。
磁気構造因子, 実空間スピン相関, 二重占有点数, 熱力学的観測値から2D-3Dクロスオーバーを特徴付ける。
この結果の興味深い意味合いは、エントロピーが異方性に依存することによる。
系が3dから2dに進化すると、一定温度でのエントロピーは増加する。
それに対応して、固定エントロピーでは、温度は3Dから2Dに低下する。
これは次元が3Dから2Dに変更された冷却プロトコルを示唆している。
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