論文の概要: Reconstructing the spatial structure of quantum correlations in materials
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.11723v3
- Date: Tue, 27 Aug 2024 21:52:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-29 21:40:54.901798
- Title: Reconstructing the spatial structure of quantum correlations in materials
- Title（参考訳）: 物質中の量子相関の空間構造再構築
- Authors: Allen Scheie, Pontus Laurell, Elbio Dagotto, D. Alan Tennant, Tommaso Roscilde,
- Abstract要約: 量子相関は多体状態の基本的な性質である。
しかし、それらがいまだに解明され、真の量子材料の認証を妨げている。
中性子散乱による運動量依存的力学挙動は、量子相関の一般の族となることを示す。
- 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 correlations are a fundamental property of quantum many-body states. Yet they remain experimentally elusive, hindering certification of genuine quantum behavior, especially in quantum materials. Here we show that the momentum-dependent dynamical susceptibility measured via inelastic neutron scattering enables the systematic reconstruction of a general family of quantum correlation functions, which express the degree of quantum coherence in the fluctuations of two spins at arbitrary mutual distance. Using neutron scattering data on the compound KCuF$_3$ $\unicode{x2014}$ a system of weakly coupled $S=1/2$ Heisenberg chains $\unicode{x2014}$ and of numerically exact quantum Monte Carlo data, we show that quantum correlations possess a radically different spatial structure with respect to conventional correlations. Indeed, they exhibit a new emergent length scale $\unicode{x2014}$ the quantum coherence length $\unicode{x2014}$ which is finite at any finite temperature (including when long-range magnetic order develops). Moreover, we show theoretically that coupled Heisenberg spin chains exhibit a form of quantum monogamy, with a trade-off between quantum correlations along and transverse to the spin chains. These results highlight real-space quantum correlators as an informative, model-independent means of probing the underlying quantum state of real quantum materials.
- Abstract（参考訳）: 量子相関は、量子多体状態の基本的な性質である。
しかし、それらは実験的に解明され続け、特に量子材料における真の量子挙動の証明を妨げる。
ここでは、非弾性中性子散乱によって測定された運動量依存性の動的感受性により、任意の相互距離で2つのスピンの揺らぎにおける量子コヒーレンス(英語版)の程度を表す量子相関関数の一般族を体系的に再構築できることを示す。
KCuF$_3$$\unicode{x2014}$ 弱結合な$S=1/2$ハイゼンベルク鎖の系と数値的に正確な量子モンテカルロデータを用いて、量子相関が従来の相関関係に関して根本的に異なる空間構造を持つことを示す。
実際、新しい創発的長さスケール $\unicode{x2014}$ 量子コヒーレンス長 $\unicode{x2014}$ は任意の有限温度において有限である。
さらに、結合したハイゼンベルクスピン鎖は、量子相関とスピン鎖への逆相関のトレードオフを持つ量子一夫一婦制の形式を示すことが理論的に示されている。
これらの結果は、実量子材料の基礎となる量子状態を探索する、情報的、モデルに依存しない手段として、実空間量子相関器を強調している。
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