論文の概要: Anomalous suppression of large-scale density fluctuations in classical and quantum spin liquids

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.05313v1
• Date: Fri, 07 Feb 2025 20:28:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-11 14:29:26.178674
• Title: Anomalous suppression of large-scale density fluctuations in classical and quantum spin liquids
• Title（参考訳）: 古典および量子スピン液体における大規模密度変動の異常抑制
• Authors: Duyu Chen, Rhine Samajdar, Yang Jiao, Salvatore Torquato,
• Abstract要約: 古典的な基底状態間の力学を誘発する量子揺らぎを加えると、量子スピン液体(QSL)が発生する。 QSLは、魅力的な創発性によって特徴づけられる物質の非常に絡み合った量子相である。 超均一性(hyperiformity)として知られるCSLとQSLの大規模構造特性を明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.731536433266547
• License:
• Abstract: Classical spin liquids (CSLs) are intriguing states of matter that do not exhibit long-range magnetic order and are characterized by an extensive ground-state degeneracy. Adding quantum fluctuations, which induce dynamics between these different classical ground states, can give rise to quantum spin liquids (QSLs). QSLs are highly entangled quantum phases of matter characterized by fascinating emergent properties, such as fractionalized excitations and topological order. One such exotic quantum liquid is the $\mathbb{Z}_2$ QSL, which can be regarded as a resonating valence bond (RVB) state formed from superpositions of dimer coverings of an underlying lattice. In this work, we unveil a \textit{hidden} large-scale structural property of archetypal CSLs and QSLs known as hyperuniformity, i.e., normalized infinite-wavelength density fluctuations are completely suppressed in these systems. In particular, we first demonstrate that classical ensembles of close-packed dimers and their corresponding quantum RVB states are perfectly hyperuniform in general. Subsequently, we focus on a ruby-lattice spin liquid that was recently realized in a Rydberg-atom quantum simulator, and show that the QSL remains effectively hyperuniform even in the presence of a finite density of spinon and vison excitations, as long as the dimer constraint is still largely preserved. Moreover, we demonstrate that metrics based on the framework of hyperuniformity can be used to distinguish the QSL from other proximate quantum phases. These metrics can help identify potential QSL candidates, which can then be further analyzed using more advanced, computationally-intensive quantum numerics to confirm their status as true QSLs.
• Abstract（参考訳）: 古典的なスピン液体(CSL)は、長距離の磁気秩序を示さず、広い基底状態の縮退を特徴とする物質の興味深い状態である。 これらの古典的な基底状態間の力学を誘発する量子揺らぎを加えると、量子スピン液体(QSL)が発生する。 QSLは、分数化励起やトポロジカル秩序のような魅力的な創発的性質によって特徴づけられる、物質の非常に絡み合った量子相である。 そのようなエキゾチックな量子液体の1つは$\mathbb{Z}_2$ QSLであり、基底格子のダイマー被覆の重ね合わせから形成される共鳴価結合(RVB)状態と見なすことができる。 本研究は,超一様性,すなわち正規化無限波長密度ゆらぎが,これらのシステムで完全に抑制されるような,大文字CSLとQSLの大規模構造特性を明らかにするものである。 特に、密閉二量体とその対応する量子RVB状態の古典的なアンサンブルが、一般に完全に超一様であることを示す。 その後、最近Rydberg-atom量子シミュレータで実現されたルビー-格子スピン液体に焦点を合わせ、ダイマーの制約がほとんど保存されている限り、スピンおよびバイソン励起の有限密度の存在下でもQSLが効果的に一様であることを示す。 さらに、超一様性の枠組みに基づくメトリクスを用いて、QSLと他の近位量子位相を区別できることを実証する。 これらのメトリクスは、潜在的なQSL候補を特定するのに役立ち、より高度で計算集約的な量子数値を用いてさらに分析し、真のQSLとしての地位を確認する。

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