論文の概要: Chiral Graviton Modes in Fermionic Fractional Chern Insulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.05196v1
• Date: Thu, 08 Jan 2026 18:18:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-09 17:01:53.33191
• Title: Chiral Graviton Modes in Fermionic Fractional Chern Insulators
• Title（参考訳）: フェルミオン型フラクタルチャーン絶縁体におけるキラルグラビトンモード
• Authors: Min Long, Zeno Bacciconi, Hongyu Lu, Hernan B. Xavier, Zi Yang Meng, Marcello Dalmonte,
• Abstract要約: キラルグラビトンモードは、フラクタル量子ホール(FQH)液体の集合励起である。 ここではフェルミオン型FCIにおけるグラビトンモードの理論的および数値的研究について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.079000391691144
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Chiral graviton modes are hallmark collective excitations of Fractional Quantum Hall (FQH) liquids. However, their existence on the lattice, where continuum symmetries that protect them from decay are lost, is still an open and urgent question, especially considering the recent advances in the realization of Fractional Chern Insulators (FCI) in transition metal dichalcogenides and rhombohedral pentalayer graphene. Here we present a comprehensive theoretical and numerical study of graviton-modes in fermionic FCI, and thoroughly demonstrate their existence. We first derive a lattice stress tensor operator in the context of the fermionic Harper-Hofstadter(HH) model which captures the graviton in the flat band limit. Importantly, we discover that such lattice stress-tensor operators are deeply connected to lattice quadrupolar density correlators, readily generalizable to generic Chern bands. We then explicitly show the adiabatic connection between FQH and FCI chiral graviton modes by interpolating from a low flux HH model to a Checkerboard lattice model that hosts a topological flat band. In particular, using state-of-the-art matrix product state and exact diagonalization simulations, we provide strong evidence that chiral graviton modes are long-lived excitations in FCIs despite the lack of continuous symmetries and the scattering with a two-magnetoroton continuum. By means of a careful finite-size analysis, we show that the lattice generates a finite but small intrinsic decay rate for the graviton mode. We discuss the relevance of our results for the exploration of graviton modes in FCI phases realized in solid state settings, as well as cold atom experiments.
• Abstract（参考訳）: キラルグラビトンモードは、フラクタル量子ホール(FQH)液体のホールマーク集合励起である。 しかし、遷移金属ジアルコゲナイドと六面体五面体グラフェンにおけるフラクタルチャーン絶縁体(FCI)の実現の最近の進歩を考えると、それらの崩壊から保護する連続体対称性が失われる格子上に存在することは、依然としてオープンで緊急の問題である。 ここでは、フェルミオン型FCIにおけるグラビトンモードの包括的理論的および数値的研究を行い、その存在を徹底的に実証する。 まず格子応力テンソル演算子をフェルミオン型ハーパーホフシュタッター(HH)モデルで導出し、平面帯域限界における重力を捕捉する。 重要なことに、そのような格子応力テンソル作用素は格子四極性密度相関器と深く結びついており、容易に一般的なチャーンバンドに一般化可能である。 次に、低フラックスHHモデルからトポロジカルフラットバンドをホストするチェッカーボード格子モデルに補間することにより、FQHとFCIのキラル重力子モード間の断熱接続を明示的に示す。 特に、最先端マトリックス製品状態と正確な対角化シミュレーションを用いて、連続対称性の欠如と2マグネトロン連続体による散乱にもかかわらず、カイラルグラビトンモードがFCIの長寿命励起であることを示す。 注意深い有限サイズ解析により、格子はグラビトンモードに対して有限だが小さな内在的崩壊率を生成することを示す。 固相条件下で実現したFCI相のグラビトンモードの探索と低温原子実験との関係について検討した。

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