論文の概要: Frustration- and doping-induced magnetism in a Fermi-Hubbard simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.13983v2
- Date: Thu, 31 Aug 2023 19:26:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-04 17:21:52.804426
- Title: Frustration- and doping-induced magnetism in a Fermi-Hubbard simulator
- Title（参考訳）: Fermi-Hubbardシミュレータにおけるフラストレーションとドーピング誘起磁気
- Authors: Muqing Xu, Lev Haldar Kendrick, Anant Kale, Youqi Gang, Geoffrey Ji,
Richard T. Scalettar, Martin Lebrat and Markus Greiner
- Abstract要約: 強相関系における幾何学的フラストレーションは、多くの新しい秩序状態と興味深い磁気相を引き起こす。
フラストレーションが磁気相関の範囲を減らし、コリニアN'eel反強磁性体から短距離相関120$circ$スパイラル相へ遷移することを示す。
この研究は、三角格子におけるカイラル秩序あるいは超伝導相の探索と、t-t' 四角格子ハバードモデルの実現への道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14277663283573688
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Geometrical frustration in strongly correlated systems can give rise to a
plethora of novel ordered states and intriguing magnetic phases, such as
quantum spin liquids. Promising candidate materials for such phases can be
described by the Hubbard model on an anisotropic triangular lattice, a
paradigmatic model capturing the interplay between strong correlations and
magnetic frustration. However, the fate of frustrated magnetism in the presence
of itinerant dopants remains unclear, as well as its connection to the doped
phases of the square Hubbard model. Here we investigate the local spin order of
a Hubbard model with controllable frustration and doping, using ultracold
fermions in anisotropic optical lattices continuously tunable from a square to
a triangular geometry. At half-filling and strong interactions $U/t \sim 9$, we
observe at the single-site level how frustration reduces the range of magnetic
correlations and drives a transition from a collinear N\'eel antiferromagnet to
a short-range correlated 120$^{\circ}$ spiral phase. Away from half-filling,
the triangular limit shows enhanced antiferromagnetic correlations on the
hole-doped side and a reversal to ferromagnetic correlations at particle
dopings above 20%, hinting at the role of kinetic magnetism in frustrated
systems. This work paves the way towards exploring possible chiral ordered or
superconducting phases in triangular lattices and realizing t-t' square lattice
Hubbard models that may be essential to describe superconductivity in cuprate
materials.
- Abstract（参考訳）: 強相関系における幾何学的フラストレーションは、多くの新しい秩序状態や量子スピン液体のような興味深い磁気相を引き起こす。
このような相の有望な候補物質は、強相関と磁気フラストレーションの間の相互作用を捉えるパラダイムモデルである異方性三角形格子上のハバードモデルによって説明することができる。
しかし、正方形ハバード模型のドープ相との関係と同様に、単調なドーパントの存在下でのフラストレーションした磁性の運命は未だ不明である。
ここでは, 極低温フェルミオンを用いたハバードモデルの局所スピンオーダーを, 正方形から三角形の形状に連続的に調整可能な異方性光学格子中の超低温フェルミオンを用いて検討する。
半充填で強い相互作用である$U/t \sim 9$では、フラストレーションが磁気相関の範囲を減らし、コリニアN'eel反強磁性体から短距離相関120$^{\circ}$スパイラル相へ遷移する様子を単一サイトレベルで観察する。
半充填の他に、三角制限はホールドープ側の反強磁性相関の強化と20%以上の粒子ドーピングにおける強磁性相関の反転を示し、フラストレーション系における運動磁性の役割を示唆している。
この研究は、三角格子におけるカイラル秩序あるいは超伝導相の探索への道を開き、銅酸化物の超伝導を記述するのに不可欠な t-t' 四角格子ハバードモデルを実現する。
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