論文の概要: Higher-order topological quantum paramagnets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.10122v1
• Date: Wed, 21 Jul 2021 14:47:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-21 07:38:39.775187
• Title: Higher-order topological quantum paramagnets
• Title（参考訳）: 高次トポロジカル量子パラマグネット
• Authors: Daniel Gonz\'alez-Cuadra
• Abstract要約: 量子パラマグネット(Quantum paramagnets)は、競合する相互作用が磁気秩序を0温度までフラストレーションする物質の強相関相である。 ある場合において、量子揺らぎは代わりに位相秩序を誘導し、特に分数化準粒子励起をサポートする。 磁気フラストレーションが高次トポロジカルな性質をもたらすことを示す。
• 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: Quantum paramagnets are strongly-correlated phases of matter where competing interactions frustrate magnetic order down to zero temperature. In certain cases, quantum fluctuations induce instead topological order, supporting, in particular, fractionalized quasi-particle excitations. In this work, we investigate paradigmatic spin models and show how magnetic frustration can also give rise to higher-order topological properties. We first study the frustrated Heisenberg model in a square lattice, where a plaquette valence bond solid appears through the spontaneous breaking of translational invariance. Despite the amount of effort that has been devoted to study this phase, its topological nature has so far been overlooked. By means of tensor network simulations, we establish how such state belongs to a higher-order symmetry-protected topological phase, where long-range plaquette order and non-trivial topology coexist. This interplay allows the system to support excitations that would be absent otherwise, such as corner-like states in the bulk attached to dynamical topological defects. Finally, we demonstrate how this higher-order topological quantum paramagnet can also be induced by dipolar interactions, indicating the possibility to directly observe this phase using atomic quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 量子パラマグネット(quantum paramagnets)は、相互作用が磁気秩序をゼロ温度まで押し下げる物質の強相関相である。 ある場合、量子揺らぎは代わりに位相秩序を誘導し、特に分数化準粒子励起をサポートする。 本研究では, 古典的スピンモデルについて検討し, 磁気フラストレーションが高次位相特性をもたらすことを示す。 まず, 正方格子内のフラストレーションハイゼンベルク模型を初めて検討し, プラーペット原子価結合固体は, 並進不変性の自発的破断によって現れる。 この段階の研究に費やされた努力にもかかわらず、その位相的性質はこれまでに見過ごされてきた。 テンソルネットワークシミュレーションにより、このような状態が、長距離プラケット秩序と非自明なトポロジーが共存する高次対称性保護位相に属するかを確立する。 この相互作用により、システムは、動的トポロジカルな欠陥に付随するバルク内のコーナーのような状態など、他にない励起をサポートすることができる。 最後に、この高次トポロジカル量子パラマグネットが双極子相互作用によってどのように引き起こされるかを示し、原子量子シミュレータを用いて直接この位相を観測できることを示す。

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