論文の概要: Diagnosing electronic phases of matter using photonic correlation functions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.24215v2
- Date: Mon, 23 Dec 2024 17:46:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-24 15:51:12.914024
- 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: 散乱光子の相関関数を計測することにより,電子系のスピン,電荷,トポロジカル秩序を探索できることを示す。
散乱光子の相関子から相関絶縁体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 correlation functions of scattered photons. We construct a mapping from the correlators of the scattered photons to those of a correlated insulator, particularly for Mott insulators described by a single-band Fermi-Hubbard model at half-filling. We show that frequency filtering before photodetection plays a crucial role in determining this mapping. We find that if the ground state of the insulator is a gapped spin liquid, a photon-pair correlation function, i.e., $G^{(2)}$, can detect the presence of anyonic excitations with fractional mutual statistics. Moreover, we show that correlations between electromagnetic quadratures 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. More generally, we show that a series 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,散乱光子の相関関数を計測することにより,電子系のスピン,電荷,トポロジカル秩序を探索することができることを示す。
我々は散乱光子の相関子から相関絶縁体への写像を構築し、特に単一バンドFermi-Hubbardモデルによる半充填時のモット絶縁体について述べる。
光検出前の周波数フィルタリングがこのマッピングを決定する上で重要な役割を担っていることを示す。
絶縁体の基底状態がギャップ付きスピン液体である場合、光子対相関関数、すなわち$G^{(2)}$は、分数的な相互統計を持つ任意の励起の存在を検出することができる。
さらに, 電磁クアチュア間の相関が, かごめ格子と三角形格子の静的スピンキラリティ演算子の期待値の検出に有効であることを示し, キラルスピン液体の検出に有用であることを示した。
より一般的には、光相関から、一連の非測定スピンスピンとスピン電荷相関関数を抽出できることが示される。
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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