論文の概要: Quantum-interference-induced pairing in antiferromagnetic bosonic $t$-$J$ model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.15424v1
- Date: Mon, 23 Sep 2024 18:00:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-26 13:10:19.056615
- Title: Quantum-interference-induced pairing in antiferromagnetic bosonic $t$-$J$ model
- Title（参考訳）: 反強磁性ボソニック$t$-$J$モデルにおける量子干渉誘起ペアリング
- Authors: Hao-Kai Zhang, Jia-Xin Zhang, Ji-Si Xu, Zheng-Yu Weng,
- Abstract要約: 反強磁性ボソニック$t$-$J$モデルについて,大規模密度行列再正規化群計算を用いて検討した。
密閉孔対の対密度波 (PDW) がAFM秩序と共存し, 小型ドーピング時に「超固体」を形成することがわかった。
対の順序は大きなドーピングで崩壊し、スピン背景との超流動の単ボソン凝縮と強磁性(FM)秩序が同時に崩壊する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5064460450689483
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The pairing mechanism in an antiferromagnetic (AFM) bosonic $t$-$J$ model is investigated via large-scale density matrix renormalization group calculations. In contrast to the competing orders in the fermionic $t$-$J$ model, we discover that a pair density wave (PDW) of tightly bound hole pairs coexists with the AFM order forming a ``supersolid'' at small doping in the bosonic model. The pairing order collapses at larger doping to a superfluid of single-boson condensation with the spin background polarized to a ferromagnetic (FM) order simultaneously. This pairing phase will disappear once a hidden quantum many-body Berry phase in the model is artificially switched off. Such a Berry phase, termed the phase string, introduces the sole ``sign problem'' in this bosonic model and imposes quantum phase frustration in the interference pattern between spin and charge degrees of freedom. Only via tightly pairing of doped holes, can such quantum frustration be most effectively erased in an AFM background. By contrast, the pairing vanishes as such a Berry phase trivializes in an FM background or is switched off by a sign-problem-free model (the Bose-Hubbard model at large $U$). The pairing mechanism proposed here is inherently quantum and many-body, stemming from exotic interference patterns caused by strong correlation effects, which is distinct from the semi-classical mechanisms based on bosonic fluctuations. Experimental schemes have been recently proposed to realize the bosonic $t$-$J$ model on ultracold Rydberg atom arrays, offering a useful platform to test the present unconventional pairing mechanism, which is also relevant to the fermionic case associated with high-temperature superconductors.
- Abstract（参考訳）: 反強磁性(AFM)ボソニック$t$-$J$モデルにおけるペアリング機構について,大規模密度行列再正規化群計算を用いて検討した。
フェルミオン$t$-$J$モデルにおける競合する順序とは対照的に、厳密な有界ホール対の対密度波(PDW)がボソニックモデルの小さなドーピングにおいて「超固体」を形成するAFM秩序と共存していることが分かる。
対の順序は大きなドーピングで崩壊し、スピン背景が強磁性(FM)秩序に同時に偏極した単一ボソン凝縮の超流動に崩壊する。
このペアリングフェーズは、モデル内の隠れた量子多体ベリーフェーズが人工的にオフになれば消滅する。
このようなベリー位相は位相弦と呼ばれ、このボソニックモデルで唯一の「符号問題」を導入し、スピンと電荷の自由度の間の干渉パターンに量子位相フラストレーションを課す。
ドープされた穴の緊密なペアリングによってのみ、そのような量子フラストレーションはAFMの背景で最も効果的に消去できる。
対照的に、Berry相のようなペアリングはFM背景で自明に消えるか、符号プロブレムフリーモデル(Bose-Hubbard model at large $U$)で切り離される。
ここで提案されるペアリング機構は本質的に量子的かつ多体的であり、強い相関効果によって引き起こされるエキゾチックな干渉パターンに由来する。
高温超伝導体に付随するフェルミオンの場合にも関係する、現在の非伝統的なペアリング機構をテストするための有用なプラットフォームを提供する超低温リドバーグ原子アレイ上でのボソニック$t$-$J$モデルを実現するための実験的スキームが最近提案されている。
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