論文の概要: Quantum spin liquids of Rydberg excitations in a honeycomb lattice induced by density-dependent Peierls phases

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.03860v3
• Date: Mon, 21 Feb 2022 15:36:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-26 15:04:32.603465
• Title: Quantum spin liquids of Rydberg excitations in a honeycomb lattice induced by density-dependent Peierls phases
• Title（参考訳）: 密度依存性ピエルス相によって誘起されるハニカム格子中のリドバーグ励起の量子スピン液体
• Authors: Simon Ohler and Maximilian Kiefer-Emmanouilidis and Michael Fleischhauer
• Abstract要約: スピン軌道結合Rydberg原子の2次元ハニカム格子におけるボゾン励起の非線形輸送は、乱れた量子相を引き起こすことを示す。 この相は真の無秩序な相であり、スピンキラリティが無く、非自明な多体チャーン数で特徴づけられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We show that the nonlinear transport of bosonic excitations in a two-dimensional honeycomb lattice of spin-orbit coupled Rydberg atoms gives rise to disordered quantum phases which are candidates for quantum spin liquids. As recently demonstrated in [Lienhard et al. Phys. Rev. X, 10, 021031 (2020)] the spin-orbit coupling breaks time-reversal and chiral symmetries and leads to a tunable density-dependent complex hopping of the hard-core bosons or equivalently to complex XY spin interactions. Using exact diagonalization (ED) we numerically investigate the phase diagram resulting from the competition between density-dependent and direct transport terms. In mean-field approximation there is a phase transition from a quasi-condensate to a 120{\deg} phase when the amplitude of the complex hopping exceeds that of the direct one. In the full model a new phase with a finite spin gap emerges close to the mean-field critical point as a result of quantum fluctuations induced by the density-dependence of the complex hopping. We show that this phase is a genuine disordered one, has a non-vanishing spin chirality and is characterized by a non-trivial many-body Chern number. ED simulations of small lattices with up to 28 lattice sites point to a non-degenerate ground state and thus to a bosonic integer-quantum Hall (BIQH) phase, protected by U(1) symmetry. The Chern number of C = 1, which is robust to disorder, is however different from the even Chern numbers found in BIQH phases. For very strong, nonlinear hoppings of opposite sign we find another disordered regime with vanishing spin gap. This phase also has a large spin chirality and could be a gapless spin-liquid but lies outside the parameter regime accessible in the Rydberg system.
• Abstract（参考訳）: スピン軌道結合Rydberg原子の2次元ハニカム格子におけるボゾン励起の非線形輸送は、量子スピン液体の候補となる乱れた量子相を引き起こすことを示す。 最近 [lienhard et al. phys. rev. x, 10, 021031 (2020)] で示されたように、スピン軌道結合は時間反転とカイラル対称性を壊し、ハードコアボソンの波長依存性の複素ホッピングや複素xyスピン相互作用に繋がる。 密対角化(ED)を用いて密度依存項と直接輸送項の競合による位相図を数値的に検討する。 平均場近似では、複素ホッピングの振幅が直接ホッピングの振幅を超えるとき、準凝縮から120{\deg}相への相転移が存在する。 フルモデルでは、複素ホッピングの密度依存性によって引き起こされる量子ゆらぎの結果として、有限スピンギャップを持つ新しい位相が平均場臨界点の近くに出現する。 この相は真の無秩序な相であり、非有界なスピンキラリティーを持ち、非自明な多体チャーン数によって特徴づけられる。 最大28個の格子を持つ小さな格子のEDシミュレーションは、非退化基底状態を指し、従ってU(1)対称性で保護されたボソニック整数量子ホール(BIQH)相を指す。 しかし、無秩序な c = 1 のチャーン数は、biqh 相に見られる偶チャーン数とは異なる。 反対符号の非常に強い非線形ホッピングに対して、スピンギャップが消滅する別の乱れ状態が見つかる。 この相は大きなスピンキラリティをもち、隙間のないスピン液体になりうるが、リドベルク系でアクセス可能なパラメータ構造の外にある。

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