論文の概要: Ground state of the $S$=1/2 pyrochlore Heisenberg antiferromagnet: A
quantum spin liquid emergent from dimensional reduction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.11561v1
- Date: Mon, 20 Nov 2023 06:52:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-21 19:39:54.052156
- Title: Ground state of the $S$=1/2 pyrochlore Heisenberg antiferromagnet: A
quantum spin liquid emergent from dimensional reduction
- Title（参考訳）: S$=1/2ピロクロアハイゼンベルク反強磁性体の基底状態:次元還元から生じる量子スピン液体
- Authors: Rico Pohle, Youhei Yamaji, Masatoshi Imada
- Abstract要約: 本研究では, 自己組織的次元還元後のピロクロア系から, 従来と異なるタイプの量子スピン液体が生まれることを示す。
安定化された量子スピン液体は、相関の代数的崩壊と熱力学限界における励起ギャップの消滅を示す。
このスピン-液体基底状態は、実際のピロクロア構造材料における量子スピン液体の実現の可能性を広げるスピン-軌道相互作用の存在下で持続する。
- 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: The quantum antiferromagnet on the pyrochlore lattice offers an archetypal
frustrated system, which potentially realizes a quantum spin liquid
characterized by the absence of standard spontaneous symmetry breaking even at
zero temperature, unusually as an isotropic 3D system. Despite tremendous
progress in the literature, however, the nature of the ground state of the
fully quantum-mechanical spin Hamiltonian on the pyrochlore lattice still
remains elusive. Here, we show that an unconventional type of quantum spin
liquid is born out from the pyrochlore system after the self-organized
dimensional reduction leading to confined states in 2D layers. This conclusion
is obtained from state-of-the-art variational Monte Carlo (VMC) simulations at
zero temperature. Quantum spin liquids triggered by the emergent dimensional
reduction is an unexplored route of the spin-liquid formation. The dimensional
reduction from 3D to 2D is a consequence of a conventional spontaneous symmetry
breaking, while the resultant decoupling of layers enables the emergence of a
2D quantum spin liquid that is adiabatically disconnected from trivial product
states and exhibits strong quantum entanglement. The stabilized quantum spin
liquid exhibits an algebraic decay of correlations and vanishing excitation gap
in the thermodynamic limit. The wave-function structure supports the
fractionalization of the spin into spinons. This spin-liquid ground state
persists in the presence of spin-orbit interactions, which expands the
possibilities of realizing quantum spin liquids in real pyrochlore-structured
materials.
- Abstract（参考訳）: ピロクロア格子上の量子反強磁性体は、非等方性3D系として例外的に、0温度でも標準自然対称性の破れがないことを特徴とする量子スピン液体を、アルテタイパルフラストレーション系として実現する。
しかし、文献の著しい進歩にもかかわらず、ピロクロア格子上の完全に量子力学的スピンハミルトニアンの基底状態の性質はいまだ解明されていない。
ここでは, 2d 層に閉じ込められた状態に至る自己組織的次元減少により, 従来型ではない量子スピン液体がパイロクロア系から生じることを示す。
この結論は、ゼロ温度でのモンテカルロ (VMC) シミュレーションから得られる。
創発的次元還元によって引き起こされる量子スピン液体は、スピン-液体形成の未開拓経路である。
3D から 2D への次元的還元は、従来の自発的対称性の破れの結果であり、層を分離した結果として、自明な生成状態から断熱的に解離し強い量子エンタングルメントを示す 2D 量子スピン液体の出現を可能にする。
安定化された量子スピン液体は、相関の代数的崩壊と熱力学限界における励起ギャップの消滅を示す。
波動関数構造はスピンのスピノンへの分数化をサポートする。
このスピン-液体基底状態は、実際のピロクロア構造材料における量子スピン液体の実現の可能性を広げるスピン-軌道相互作用の存在下で持続する。
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