論文の概要: Kinetic magnetism and stripe order in the doped AFM bosonic ${t-J}$ model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00904v1
- Date: Tue, 1 Oct 2024 17:50:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-05 00:19:53.323483
- Title: Kinetic magnetism and stripe order in the doped AFM bosonic ${t-J}$ model
- Title（参考訳）: ドープAFMボソニック${t-J}$モデルにおける運動磁性とストライプ秩序
- Authors: Timothy J. Harris, Ulrich Schollwöck, Annabelle Bohrdt, Fabian Grusdt,
- Abstract要約: ドープボソン量子磁石の強い結合限界、特に反強磁性(AFM)ボソン$t-J$モデルについて検討する。
その結果,低ドーピング系では,高T_c$銅酸化物で観測されるものと同様,ボソニック孔が部分的に充填されたストライプを形成する傾向にあることがわかった。
我々の発見は、強い相関の量子物質における粒子統計学の役割に光を当て、2Dフェルミ・ハッバードと$t-J$モデルの相に接続する。
- 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: Unraveling the microscopic mechanisms governing the physics of doped quantum magnets is a central challenge in strongly correlated many-body physics. Quantum simulation platforms, e.g. ultracold atoms trapped in optical lattices or tweezer arrays, offer an exciting pathway to investigate the interplay between spin and charge motion, thereby providing an avenue to addressing longstanding questions such as the nature of charge pairing in high-temperature superconductors. Here, in a new twist, we seek to disentangle the role of particle statistics in the physics of strongly correlated systems by exploring the strong coupling limit of doped bosonic quantum magnets, specifically the antiferromagnetic (AFM) bosonic $t-J$ model. We perform large-scale density matrix renormalization group (DMRG) calculations to map out the phase diagram of the AFM bosonic $t-J$ model on the 2D square lattice at finite doping. We find that in the low doping regime, bosonic holes tend to form partially-filled stripes, akin to those observed in high-$T_c$ cuprates. As doping increases beyond a critical value $\delta \gtrsim \delta^*_\mathrm{PP} (\delta^*_\mathrm{FM})$, a transition occurs between AFM and ferromagnetic (FM) ground states, driven by the competition between Heisenberg-type AFM and Nagaoka-type FM mediated by the motion of mobile bosonic holes. In the high doping or large $t/J$ limit, the system evolves into a fully-polarized SU(2) ferromagnet, consistent with a phase transition linked to Nagaoka polarons. Our findings shed light on the role of particle statistics in strongly correlated quantum matter and connect to phases in the 2D Fermi-Hubbard and $t-J$ models. Our results may be realized in state-of-the-art quantum simulation experiments with bosonic quantum gas microscopes, paving the way for further exploration of doped bosonic quantum magnets.
- Abstract（参考訳）: ドープ量子マグネットの物理を制御している顕微鏡機構の解明は、強く相関した多体物理学における中心的な課題である。
量子シミュレーションプラットフォーム(例えば、光学格子やツイーザーアレイに閉じ込められた超低温原子)は、スピンと電荷運動の相互作用を調べるエキサイティングな経路を提供し、高温超伝導体における電荷対の性質のような長年続く問題に対処するための手段を提供する。
ここでは、ドープされたボゾン量子マグネットの強い結合限界、特に反強磁性(AFM)ボソン$t-J$モデルを探ることで、強い相関系の物理学における粒子統計学の役割を解き明かそうとする。
有限ドーピング時の2次元正方格子上のAFMボソニック$t-J$モデルの位相図をマッピングするために,大規模密度行列再正規化群(DMRG)計算を行う。
その結果,低ドーピング系では,高T_c$銅酸化物で観測されるものと同様,ボソニック孔が部分的に充填されたストライプを形成する傾向にあることがわかった。
ドーピングが臨界値$\delta \gtrsim \delta^*_\mathrm{PP} (\delta^*_\mathrm{FM})$を超えると、ハイゼンベルク型AFMと長岡型FMとの競合により、AFMとFMの基底状態が遷移する。
高ドーピングまたは大きな$t/J$制限では、システムは完全に偏極化されたSU(2)強磁性体へと進化し、長岡ポーラロンに結合した相転移と一致する。
我々の発見は、強い相関の量子物質における粒子統計学の役割に光を当て、2Dフェルミ・ハッバードと$t-J$モデルの相に接続する。
我々の結果は、ボゾン量子ガス顕微鏡を用いた最先端量子シミュレーション実験で実現され、ドープされたボゾン量子マグネットのさらなる探索の道を開くことができる。
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