論文の概要: From QED$_3$ to Self-Dual Multicriticality in the Fradkin-Shenker Model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.23420v1
- Date: Thu, 26 Feb 2026 19:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-02 19:48:24.094137
- Title: From QED$_3$ to Self-Dual Multicriticality in the Fradkin-Shenker Model
- Title(参考訳): QED$_3$からFredkin-Shenkerモデルにおける自己双極性へ
- Authors: Thomas T. Dumitrescu, Pierluigi Niro, Ryan Thorngren,
- Abstract要約: 2+1次元のフラドキン・シェンカー$mathbb Z$ gauge-Higgs格子モデルを考える。
その相図は、ギャップのない、相互に非局所的な電気および磁気粒子を持つ多臨界CFTを含む。
大規模なN_f$展開を用いて演算子のスケーリング次元を計算し、創発的選択規則との一致を求める。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We consider the Fradkin-Shenker ${\mathbb Z}_2$ gauge-Higgs lattice model in 2+1 dimensions, i.e. the toric code deformed by an in-plane magnetic field. Its phase diagram contains a multicritical CFT with gapless, mutually non-local electric and magnetic particles, exchanged by a ${\mathbb Z}_2^{\mathsf{D}}$ self-duality symmetry. We introduce a staggered generalization of the model in which these particles carry global $U(1)_e$ and $U(1)_m$ charges, respectively, and we propose a continuum QFT description in terms of QED$_3$ with $N_f = 2$ Dirac fermion flavors and a charge-two Higgs field with Yukawa couplings. The conjectured phase diagram harbors a multicritical CFT with $(O(2)_e \times O(2)_m)\rtimes\mathbb{Z}_2^\mathsf{D}$ symmetry, some of which is emergent in the QFT description. We compute the scaling dimensions of some operators using a large-$N_f$ expansion and find agreement with the emergent selection rules. The staggered model admits a deformation to the original Fradkin-Shenker model, which maps to unit-charge monopole operators in Higgs-Yukawa-QED$_3$ that break the $U(1)_e \times U(1)_m$ symmetry. We show explicitly that this deformation reproduces all features of the Fradkin-Shenker phase diagram. Finally, we propose a multicritical duality between Higgs-Yukawa-QED$_3$ and the easy-plane $\mathbb{ CP}^1$ model (i.e. two-flavor scalar QED$_3$ with a suitable potential), which describes spin-1/2 anti-ferromagnets on a square lattice. This duality implies a first-order line of Néel-VBS transitions ending in a deconfined quantum multicritical point, described by the same $O(2)_e \times O(2)_m$ symmetric CFT that arises in the staggered Fradkin-Shenker model, which separates it from a gapped ${\mathbb Z}_2$ spin liquid phase.
- Abstract(参考訳): フラドキン・シェンカー ${\mathbb Z}_2$ gauge-Higgs 格子モデルを 2+1 次元で考える。
その位相図は、ギャップのない、互いに非局所的な電気および磁性粒子を持つ多臨界CFTを含み、${\mathbb Z}_2^{\mathsf{D}}$ self-duality symmetric で交換される。
我々は,これらの粒子がそれぞれ大域的な$U(1)_e$と$U(1)_m$の電荷を持つようなモデルの停滞した一般化を導入するとともに,QED$_3$と$N_f = 2$ディラックフェルミオンフレーバー,および湯川カップリングを持つチャージ2ヒッグス場を用いて連続QFT記述を提案する。
予想される位相図は、$(O(2)_e \times O(2)_m)\rtimes\mathbb{Z}_2^\mathsf{D}$対称性を持つ多臨界CFTを持ち、その一部はQFT記述に現れる。
大規模なN_f$展開を用いて演算子のスケーリング次元を計算し、創発的選択規則との一致を求める。
スタッガードモデルは、元々のフラドキン・シェンカーモデルに変形を認め、これはヒッグス=ユーカワ=QED$_3$の単位電荷単極作用素に写像し、$U(1)_e \times U(1)_m$対称性を破る。
この変形がフラドキン・シェンカー位相図のすべての特徴を再現することを示す。
最後に,Higs-Yukawa-QED$_3$ と容易平面 $\mathbb{ CP}^1$ モデル (すなわち,適切なポテンシャルを持つ2フレーバースカラー QED$_3$) の多重臨界双対性を提案し,正方形格子上のスピン1/2反強磁性体を記述する。
この双対性は、分解された量子多臨界点で終端するネエル-VBS遷移の1次線を意味し、同じ$O(2)_e \times O(2)_m$対称CFTによって記述され、これはスタッガード・フラドキン・シェンカーモデルで生じるもので、ギャップ付き${\mathbb Z}_2$スピン液相から分離される。
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