論文の概要: Diagnosing electronic phases of matter using photonic correlation functions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.24215v1
- Date: Thu, 31 Oct 2024 17:59:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-01 17:00:01.555194
- Title: Diagnosing electronic phases of matter using photonic correlation functions
- Title（参考訳）: フォトニック相関関数を用いた物質の電子状態の診断
- Authors: Gautam Nambiar, Andrey Grankin, Mohammad Hafezi,
- Abstract要約: 電子系におけるスピン,電荷,トポロジカル秩序の探索は,光子の二次的および相関関数を測ることにより可能であることを示す。
散乱光子の相関関数から相関絶縁体の相関関数への写像を構築する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: In the past couple of decades, there have been significant advances in measuring quantum properties of light, such as quadratures of squeezed light and single-photon counting. Here, we explore whether such tools can be leveraged to probe electronic correlations in the many-body quantum regime. Specifically, we show that it is possible to probe certain spin, charge, and topological orders in an electronic system by measuring the quadrature and correlation functions of photons scattered off it. We construct a mapping from the correlation functions of the scattered photons to those of a correlated insulator, particularly for Mott insulators described by a single-band Hubbard model at half-filling. We show how frequency filtering before photodetection plays a crucial role in determining this mapping. If the ground state of the insulator is a gapped spin liquid, we show that a $G^{(2)}$ (two-photon coherence) measurement can detect the presence of anyonic excitations with fractional mutual statistics. We also show that homodyne measurements can be used to detect expectation values of static spin chirality operators on both the kagome and triangular lattices, thus being useful in detecting chiral spin liquids. Moreover, a slew of hitherto unmeasured spin-spin and spin-charge correlation functions of the material can be extracted from photonic correlations. This work opens up access to probe correlated materials, beyond the linear response paradigm, by detecting quantum properties of scattered light.
- Abstract（参考訳）: 過去数十年間、光の量子的性質を測る重要な進歩があった。
ここでは、そのようなツールが多体量子状態における電子相関を探索するために利用できるかどうかを考察する。
具体的には, 電子系のスピン, 電荷, トポロジカル秩序を, 散乱する光子の2次および相関関数を計測することによって探究することが可能であることを示す。
我々は散乱光子の相関関数から相関絶縁体への写像を構築する。
我々は、このマッピングを決定する上で、光検出前の周波数フィルタリングがいかに重要な役割を果たすかを示す。
絶縁体の基底状態がギャップ状スピン液体である場合、$G^{(2)}$(2光子コヒーレンス)測定により、分数的な相互統計を持つ任意の励起の存在を検出できることが示される。
また, ホモダイン測定により, かごめ格子および三角形格子上での静的スピンキラリティ演算子の期待値を検出することができ, キラルスピン液体の検出に有用であることを示す。
また、光相関から、無測定のスピンスピンとスピン電荷相関関数のスルーを抽出することができる。
この研究は、散乱光の量子的性質を検出することによって、線形応答パラダイムを超えた相関物質へのアクセスを開放する。
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