論文の概要: Spinon Singlet: Microscopic Mechanism of $d$-Wave Pairing in a Partially-Filled Stripe
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18892v1
- Date: Fri, 25 Jul 2025 02:24:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-28 16:16:48.797026
- Title: Spinon Singlet: Microscopic Mechanism of $d$-Wave Pairing in a Partially-Filled Stripe
- Title（参考訳）: Spinon Singlet: 部分的に充填されたStripeにおける$d$-Waveペアリングの顕微鏡機構
- Authors: Jia-Long Wang, Shi-Jie Hu, Xue-Feng Zhang,
- Abstract要約: 反対のキラル性を持つ2つのスピノンが自然に一重項状態にペアリングする傾向を示し、これは自然に$d$-waveペアリングパターンを生じさせる。
我々の研究は、$d$-wave超伝導を媒介する秩序の役割に関する新たな洞察を提供し、フェルミ・ハバードモデルにおけるマルチストリップによるペアリング機構のさらなる探索の道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8060709233558647
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Significant research advances have led to a consensus that the Fermi-Hubbard model and its extended variants are archetypal frameworks for elucidating the intertwined relationship between stripe orders and superconductivity in hole-doped high-$T_c$ materials. Notably, the Hubbard quantum simulator has recently achieved several remarkable breakthroughs, e.g., being successfully cooled down to the cryogenic regime and enabling the observation of stable fluctuating stripes. However, the microscopic mechanism behind $d$-wave pairing of electrons in the presence of stripes at low temperatures remains poorly understood due to the intricate interplay among the strongly correlated effects and non-negligible thermal fluctuations. Here, we conduct a close investigation of a partially-filled stripe in the representative $t$-$J$ and Fermi-Hubbard models with both numerical and analytical methods. Analogous to quantum gas microscopy, the perfect sampling technique allows us to obtain the high-confidence statistics of the Fock basis states appearing in the ground-state wavefunction. In a refreshing physical paradigm, these data demonstrate that two spinons with opposite chiralities tend to spontaneously pair into a singlet state, which naturally gives rise to the $d$-wave pairing pattern. Then, using the effective theory of quantum colored string, we reconstruct the wavefunction and determine the nature of spinon pairing and its connection to the $d$-wave pairing pattern. Furthermore, spinon singlet pairs enable the establishment of a long-range pair-pair correlation between double stripes. Our work offers new insights into the role of stripe orders in mediating $d$-wave superconductivity and paves the way for further exploration of multi-stripe-mediated pairing mechanisms in the Fermi-Hubbard model.
- Abstract（参考訳）: フェルミ・ハッバードモデルとその拡張された変種は、ホールドープされた高T_c$材料において、ストライプの秩序と超伝導の相互関係を解明するためのアーキティパルフレームワークであるとの見解が得られた。
特に、Hubbard量子シミュレータは、例えば低温状態まで冷却され、安定な変動ストライプの観測を可能にした、いくつかの驚くべきブレークスルーを達成した。
しかしながら、低温におけるストライプの存在下での$d$波の電子対の背景にある微視的なメカニズムは、強い相関効果と非無視的な熱揺らぎの間の複雑な相互作用によって理解されていない。
ここでは、数値法と解析法の両方を用いて、代表の$t$-$J$とFermi-Hubbardモデルの部分的に満たされたストライプを綿密に調査する。
量子ガス顕微鏡と類似して、完全サンプリング法により、基底状態の波動関数に現れるフォック基底状態の高信頼統計値を得ることができる。
これらのデータは、リフレッシュな物理パラダイムにおいて、反対のキラル性を持つ2つのスピノンが自然に一重項状態にペアリングする傾向を示し、これは自然に$d$-waveのペアリングパターンを生じさせる。
そして、量子色弦の有効理論を用いて、波動関数を再構成し、スピノンペアリングの性質と$d$-waveペアリングパターンとの接続性を決定する。
さらに、スピノン一重項対は二重ストライプ間の長距離対対対相関の確立を可能にする。
我々の研究は、$d$-wave超伝導体を媒介するストライプオーダーの役割に関する新たな知見を提供し、フェルミ・ハバードモデルにおけるマルチストリップによるペアリング機構のさらなる探索の道を開く。
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