論文の概要: Exploration of doped quantum magnets with ultracold atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.08043v1
• Date: Fri, 16 Jul 2021 17:59:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-22 03:05:27.928065
• Title: Exploration of doped quantum magnets with ultracold atoms
• Title（参考訳）: 超低温原子を用いたドープ量子磁石の探索
• Authors: Annabelle Bohrdt, Lukas Homeier, Christian Reinmoser, Eugene Demler, Fabian Grusdt
• Abstract要約: 近年のFermi-Hubbardモデルにおける冷間原子実現の成果を概観する。 そこで本研究では, 低温原子が探索する新たな方向として, 混合次元二層膜システムを提案する。
• 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: In the last decade, quantum simulators, and in particular cold atoms in optical lattices, have emerged as a valuable tool to study strongly correlated quantum matter. These experiments are now reaching regimes that are numerically difficult or impossible to access. In particular they have started to fulfill a promise which has contributed significantly to defining and shaping the field of cold atom quantum simulations, namely the exploration of doped and frustrated quantum magnets and the search for the origins of high-temperature superconductivity in the fermionic Hubbard model. Despite many future challenges lying ahead, such as the need to further lower the experimentally accessible temperatures, remarkable studies have already emerged. Among them, spin-charge separation in one-dimensional systems has been demonstrated, extended-range antiferromagnetism in two-dimensional systems has been observed, connections to modern day large-scale numerical simulations were made, and unprecedented comparisons with microscopic trial wavefunctions have been carried out at finite doping. In many regards, the field has acquired new realms, putting old ideas to a new test and producing new insights and inspiration for the next generation of physicists. In the first part of this paper, we review the results achieved in cold atom realizations of the Fermi-Hubbard model in recent years. In the second part of this paper, with the stage set and the current state of the field in mind, we propose a new direction for cold atoms to explore: namely mixed-dimensional bilayer systems, where the charge motion is restricted to individual layers which remain coupled through spin-exchange. We propose a novel, strong pairing mechanism in these systems, which puts the formation of hole pairs at experimentally accessible, elevated temperatures within reach.
• Abstract（参考訳）: 過去10年間、量子シミュレーター、特に光学格子中の冷たい原子は、強い相関性を持つ量子物質を研究する貴重なツールとして現れてきた。 これらの実験は、数値的に困難またはアクセスが不可能な体制に到達している。 特に彼らは、低温原子量子シミュレーションの分野の定義と形成に大きく貢献する約束を達成し始めており、すなわち、ドープおよびフラストレーション量子マグネットの探索とフェルミオンハバードモデルにおける高温超伝導の起源の探索である。 実験で利用できる温度をさらに下げる必要性など、多くの今後の課題があるにもかかわらず、注目すべき研究はすでに始まっている。 このうち, 1次元系のスピン電荷分離が実証され, 2次元系の長距離反強磁性が観察され, 現代の大規模数値シミュレーションとのつながりが観察され, 顕微鏡実験波動関数との比較が有限ドーピングで行われている。 多くの点で、この分野は新しい領域を獲得し、古いアイデアを新しいテストに投入し、次世代の物理学者に新しい洞察とインスピレーションを生み出した。 本稿では,近年のFermi-Hubbardモデルにおけるコールド原子の実現結果について概説する。 本論文の第2部では, ステージ集合と磁場の現況を念頭に置いて, 電荷運動がスピン交換によって結合した個々の層に制限される混合次元二層系を探索する新しい方向を提案する。 そこで本研究では,これらのシステムにおいて,ホールペアの形成を実験で利用可能な高温度で行うための,新しい強力なペアリング機構を提案する。

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