論文の概要: More is uncorrelated: Tuning the local correlations of SU($N$) Fermi-Hubbard systems via controlled symmetry breaking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.03689v1
• Date: Wed, 03 Dec 2025 11:28:22 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2025-12-04 12:08:46.222221
• Title: More is uncorrelated: Tuning the local correlations of SU($N$) Fermi-Hubbard systems via controlled symmetry breaking
• Title（参考訳）: SU($N$) Fermi-Hubbard系の局所的相関を制御対称性の破れによって調整する
• Authors: Edoardo Zavatti, Gabriele Bellomia, Samuele Giuli, Matteo Ferraretto, Massimo Capone,
• Abstract要約: アルカリ性原子をベースとした低温原子実験により,多数の成分を持つハバード模型を実験的に実現するためのツールが提供される。 我々は,大域的ハーフフィリングにおけるモット遷移に着目し,粒子間の局所的相関を特徴付ける。 動的平均場理論を用いて、SU(4) 系は SU(2) 系よりもかなり小さい相関関係を持つことを示す。
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• Abstract: Cold-atom experiments based on alkali-like atoms provide us with a tool to experimentally realize Hubbard models with a large number $N$ of components. The value of $N$ can be seen as a new handle to tune the properties of the system, leading to new physics both in the case of fully SU($N$) symmetric systems, or in the presence of controlled symmetry breaking. We focus on the Mott transition at global half filling and we characterize local correlations between particles complementing conventional estimates with the inter-flavor mutual information. We prove that these correlations have classical nature and, using Dynamical Mean-Field Theory, we show that the SU(4) system has significantly smaller correlations than the SU(2) counterpart. In the atomic limit we prove that increasing $N$ further decreases the strength of the correlations. This suggests that a controlled reduction of the symmetry, reducing the number of effective components, can be used to enhance the degree of correlation. We confirm this scenario solving the model for $N=4$ and gradually breaking the symmetry via a Raman field, revealing an evolution from the SU(4) to the SU(2) Mott transition as the symmetry-breaking term increases, with a sudden recovery of the large correlations of the SU(2) model at weak Raman coupling in the Mott state. By further exploring the interplay between energy repulsion and the Raman field, we obtain a rich phase diagram with three different phases -- a metal, a band insulator, and a Mott insulator -- all coexisting at a single tricritical point.
• Abstract（参考訳）: アルカリ性原子をベースとした低温原子実験により,多数の成分を持つハバード模型を実験的に実現するためのツールが提供される。 N$ の値は系の特性をチューニングするための新しいハンドルと見なすことができ、完全な SU($N$) 対称系の場合や制御対称性の破れがある場合の両方に新しい物理学をもたらす。 我々は,大域的ハーフフィリングにおけるモット遷移に着目し,粒子間の局所的相関を特徴付ける。 これらの相関が古典的な性質を持つことを証明し、動的平均場理論を用いて、SU(4) 系は SU(2) 系よりもかなり小さい相関関係を持つことを示す。 原子の極限において、N$の増加は相関の強度をさらに減少させることを示す。 このことは、対称性の制御された減少、有効成分の数を減少させ、相関の度合いを高めるために使用できることを示唆している。 我々は、このシナリオを$N=4$のモデルで解き、ラマン場を介して徐々に対称性を分解し、対称性を破る項が増加するにつれてSU(4)からSU(2)モット遷移の進化を明らかにし、モット状態の弱いラマンカップリングにおけるSU(2)モデルの大きな相関関係を突如回復させる。 エネルギー反発とラマン場の間の相互作用をさらに探求することにより、三つの相(金属、バンド絶縁体、モット絶縁体)を持つ豊かな位相図が得られる。

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