論文の概要: Quantum spin liquids bootstrapped from Ising criticality in Rydberg arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.00013v1
• Date: Thu, 31 Mar 2022 18:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-20 04:43:44.584509
• Title: Quantum spin liquids bootstrapped from Ising criticality in Rydberg arrays
• Title（参考訳）: アイシング臨界からブートストラップしたRydbergアレイの量子スピン液体
• Authors: Kevin Slagle, Yue Liu, David Aasen, Hannes Pichler, Roger S. K. Mong, Xie Chen, Manuel Endres, Jason Alicea
• Abstract要約: 我々は、Rydberg配列における量子スピン液体として知られる分数化相の族にアクセスするための新しい戦略を開発する。 具体的には、Ising相転移に合わせたRydberg鎖から集められた配列を研究するために、有効場の理論手法を特に用いている。 我々の研究は、適切に調整されたリドベルクアレイが固体の「キタエフ材料」に匹敵する冷原子を与えることを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.616940219574778
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Arrays of Rydberg atoms constitute a highly tunable, strongly interacting venue for the pursuit of exotic states of matter. We develop a new strategy for accessing a family of fractionalized phases known as quantum spin liquids in two-dimensional Rydberg arrays. We specifically use effective field theory methods to study arrays assembled from Rydberg chains tuned to an Ising phase transition that famously hosts emergent fermions propagating within each chain. This highly entangled starting point allows us to naturally access spin liquids familiar from Kitaev's honeycomb model, albeit from an entirely different framework. In particular, we argue that finite-range repulsive Rydberg interactions, which frustrate nearby symmetry-breaking orders, can enable coherent propagation of emergent fermions between the chains in which they were born. Delocalization of emergent fermions across the full two-dimensional Rydberg array yields a gapless Z2 spin liquid with a single massless Dirac cone. Here, the Rydberg occupation numbers exhibit universal power-law correlations that provide a straightforward experimental diagnostic of this phase. We further show that explicitly breaking symmetries perturbs the gapless spin liquid into gapped, topologically ordered descendants: Breaking lattice symmetries generates toric-code topological order, whereas introducing chirality generates non-Abelian Ising topological order. In the toric-code phase, we analytically construct microscopic incarnations of non-Abelian defects, which can be created and transported by dynamically controlling the atom positions in the array. Our work suggests that appropriately tuned Rydberg arrays provide a cold-atoms counterpart of solid-state 'Kitaev materials' and, more generally, spotlights a new angle for pursuing experimental platforms for Abelian and non-Abelian fractionalization.
• Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子の配列は、物質のエキゾチックな状態の追求のために非常に調整可能で強く相互作用する場を構成する。 我々は,2次元ライドバーグアレイにおける量子スピン液体と呼ばれる分数化相の族にアクセスするための新しい戦略を開発した。 具体的には,各鎖内で伝播する創発性フェルミオンをホストするイジング相転移にチューンされたrydberg鎖から組み立てられた配列を,有効場理論法を用いて研究する。 この高度に絡み合ったスタートポイントは、全く異なるフレームワークから、北エフのハニカムモデルに精通したスピン液体に自然にアクセスできる。 特に、近傍の対称性を破る順序にフラストレーションを与える有限範囲の反発リドベルク相互作用は、それらが誕生した鎖間の創発フェルミオンのコヒーレントな伝播を可能にする。 フル2次元のRydberg配列における創発性フェルミオンの非局在化は、単一の質量を持たないディラックコーンを持つ隙間のないZ2スピン液体を生成する。 ここでは、Rydbergの占有数は、この位相の直接的な実験的診断を提供する普遍的なパワー-ロー相関を示す。 格子対称性の破断はトーリック符号位相秩序を生じさせ、キラリティーを導入すると非可換イジング位相秩序を生じさせる。 トーリック符号段階では,アレイ内の原子位置を動的に制御することで生成・伝達できる非アベル欠陥の微視的インカーネーションを解析的に構築する。 我々の研究は、適切に調整されたリドベルクアレイが固体の「キタエフ材料」と相反する冷間原子を提供し、より一般的には、アベリアおよび非アベリア分数化の実験プラットフォームを追求するための新しい角度をスポットライトで示していることを示唆している。

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