論文の概要: Superconductivity in a Topological Lattice Model with Strong Repulsion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.10935v1
- Date: Mon, 21 Aug 2023 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-23 14:26:49.941833
- Title: Superconductivity in a Topological Lattice Model with Strong Repulsion
- Title（参考訳）: 強反発型トポロジカル格子モデルにおける超伝導
- Authors: Rahul Sahay, Stefan Divic, Daniel E. Parker, Tomohiro Soejima, Sajant
Anand, Johannes Hauschild, Monika Aidelsburger, Ashvin Vishwanath, Shubhayu
Chatterjee, Norman Y. Yao, Michael P. Zaletel
- Abstract要約: 時間反転対称性,バンドトポロジ,強い反発相互作用を組み込んだ最小2次元格子モデルを提案する。
本研究は,QSH絶縁体上の孔の弱い対から形成されることを示す。
このことから,本モデルとTBGのキラル限界における構造的類似点と相違点を解明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1608869880392607
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The highly tunable nature of synthetic quantum materials -- both in the
solid-state and cold atom contexts -- invites examining which microscopic
ingredients aid in the realization of correlated phases of matter such as
superconductors. Recent experimental advances in moir\'e materials suggest that
unifying the features of the Fermi-Hubbard model and quantum Hall systems
creates a fertile ground for the emergence of such phases. Here, we introduce a
minimal 2D lattice model that incorporates exactly these features:
time-reversal symmetry, band topology, and strong repulsive interactions. By
using infinite cylinder density matrix renormalization group methods (cylinder
iDMRG), we investigate the ground state phase diagram of this model. We find
that it hosts an interaction-induced quantum spin Hall (QSH) insulator and
demonstrate that weakly hole-doping this state gives rise to a superconductor
at a finite circumference, with indications that this behavior persists on
larger cylinders. At the aforementioned circumference, the superconducting
phase is surprisingly robust to perturbations including additional repulsive
interactions in the pairing channel. By developing a technique to probe the
superconducting gap function in iDMRG, we phenomenologically characterize the
superconductor. Namely, we demonstrate that it is formed from the weak pairing
of holes atop the QSH insulator. Furthermore, we determine the pairing symmetry
of the superconductor, finding it to be $p$-wave -- reminiscent of the
unconventional superconductivity reported in experiments on twisted bilayer
graphene (TBG). Motivated by this, we elucidate structural similarities and
differences between our model and those of TBG in its chiral limit. Finally, to
provide a more direct experimental realization, we detail an implementation of
our Hamiltonian in a system of cold fermionic alkaline-earth atoms in an
optical lattice.
- Abstract（参考訳）: 固体と冷たい原子のコンテキストの両方において、合成量子物質の高度に調整可能な性質は、超伝導体のような物質の相関相の実現に役立つ顕微鏡的成分を調べることを招いている。
モワール系材料の最近の実験的進歩は、フェルミ-ハッバードモデルと量子ホール系の特徴を統一することで、そのような相の出現のための肥厚な土台が生まれることを示唆している。
ここでは, 時間反転対称性, バンドトポロジー, 強い反発相互作用という, まさにこれらの特徴を組み込んだ極小2次元格子モデルを紹介する。
無限円筒密度行列再正規化群法 (シリンダiDMRG) を用いて, 本モデルの基底状態相図について検討する。
相互作用誘起量子スピンホール(QSH)絶縁体をホストし、この状態が弱いホールドーピングによって超伝導体が有限周で生じることを実証し、この挙動がより大きなシリンダーに持続することを示す。
上記の円周では、超伝導相は対流路内の追加の反発相互作用を含む摂動に対して驚くほど堅牢である。
iDMRGにおける超伝導ギャップ関数を探索する手法を開発することにより,超伝導体を現象学的に特徴づける。
すなわち,QSH絶縁体上の孔の弱い対から形成されることを示す。
さらに、超伝導体の対対称性を判定し、ツイスト二層グラフェン(tbg)の実験で報告された非典型的な超伝導を想起させる。
このことから,本モデルとTBGのキラル限界における構造的類似点と相違点を解明した。
最後に、より直接的な実験的な実現のために、光学格子内のコールドフェルミオンアルカリ-アース原子系のハミルトニアンの実装を詳述する。
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