論文の概要: Superconductivity in a Topological Lattice Model with Strong Repulsion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.10935v2
- Date: Tue, 19 Nov 2024 15:39:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-20 13:32:54.122134
- 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）: 1.1305119700024195
- License:
- 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）: 合成量子材料の高度に調整可能な性質は、固体とコールド原子の両方の文脈において、超伝導体のような相関した物質の相の実現にどの顕微鏡成分が役立つかを調べることを促す。
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、強い反発相互作用など、これらの特徴を正確に組み込んだ最小2次元格子モデルを導入する。
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余分な反発相互作用を含む摂動に対して驚くほど頑丈である。
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定め、それを$p$-waveと判定し、ツイストされた二層グラフェン(TBG)の実験で報告された非伝統的な超伝導を思い出させる。
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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