論文の概要: Gapless quantum spin liquid and global phase diagram of the spin-1/2 $J_1$-$J_2$ square antiferromagnetic Heisenberg model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.01821v4
• Date: Sat, 23 Oct 2021 16:38:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-05-03 22:55:56.151335
• Title: Gapless quantum spin liquid and global phase diagram of the spin-1/2 $J_1$-$J_2$ square antiferromagnetic Heisenberg model
• Title（参考訳）: スピン1/2$j_1$-$j_2$ square反強磁性ハイゼンベルク模型のギャップのない量子スピン液体と大域的位相図
• Authors: Wen-Yuan Liu, Shou-Shu Gong, Yu-Bin Li, Didier Poilblanc, Wei-Qiang Chen and Zheng-Cheng Gu
• Abstract要約: 中間非磁性相がギャップレス量子スピン液体(QSL)であることを示す。 PEPSの結果とDMRG法とを,システムサイズを1対1の直接ベンチマークで比較した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2728971015881008
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The nature of the zero-temperature phase diagram of the spin-$1/2$ $J_1$-$J_2$ Heisenberg model on a square lattice has been debated in the past three decades, which may hold the key to understand high temperature superconductivity. By using the state-of-the-art tensor network method, specifically, the finite projected entangled pair state (PEPS) algorithm, to simulate the global phase diagram the $J_1$-$J_2$ Heisenberg model up to $24\times 24$ sites, we provide very solid evidences to show that the nature of the intermediate nonmagnetic phase is a gapless quantum spin liquid (QSL), whose spin-spin and dimer-dimer correlations both decay with a power law behavior. There also exists a valence-bond solid (VBS) phase in a very narrow region $0.56\lesssim J_2/J_1\leq0.61$ before the system enters the well known collinear antiferromagnetic phase. The physical nature of the discovered gapless QSL and potential experimental implications are also addressed. We stress that we make the first detailed comparison between the results of PEPS and the well-established density matrix renormalization group (DMRG) method through one-to-one direct benchmark for small system sizes, and thus give rise to a very solid PEPS calculation beyond DMRG. Our numerical evidences explicitly demonstrate the huge power of PEPS for precisely capturing long-range physcis for highly frustrated systems, and also demonstrate the finite PEPS method is a very powerful approach to study strongly corrleated quantum many-body problems.
• Abstract（参考訳）: 正方格子上のスピン-1/2$$J_1$-$J_2$ハイゼンベルク模型の零温度相図の性質は過去30年間に議論され、高温超伝導を理解する鍵となるかもしれない。 最先端テンソルネットワーク法、特に有限射影絡み合ったペア状態(PEPS)アルゴリズムを用いて、大域位相図をシミュレーションし、J_1$-$J_2$ハイゼンベルク模型を24ドルの時間で24ドルのサイトとすることで、中間非磁性相の性質がギャップレス量子スピン液体(QSL)であることを示し、スピンスピンと二量二量相関はともにパワーローの挙動と崩壊することを示した。 また、よく知られたコリニア反強磁性相に入る前に、非常に狭い領域に0.56の原子価結合固体(VBS)相が存在する。 発見されたギャップレスQSLの物理的性質と潜在的実験的意義についても検討した。 我々は,PEPSの結果とよく確立された密度行列再正規化群(DMRG)法とを,システムサイズを1対1の直接ベンチマークで比較した結果,DMRGを超えた非常に固いPEPS計算が得られたことを強調する。 我々の数値的証明は,高フラストレーション系の長距離フィシスを高精度に捉えるためのpepsの膨大なパワーを明示的に示しており,有限peps法は強相関量子多体問題を研究するための非常に強力なアプローチであることを示す。

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