論文の概要: Realizing multi-orbital Emery models with ultracold atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.22955v1
- Date: Fri, 24 Apr 2026 18:58:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-28 17:12:07.068203
- Title: Realizing multi-orbital Emery models with ultracold atoms
- Title（参考訳）: 超低温原子を用いた多軌道エメリーモデルの実現
- Authors: Conall McCabe, Jamie Boyd, Kaizhao Wang, Martin Lebrat, Cindy Regal, Adam Kaufman, Ana Maria Rey, Lukas Homeier,
- Abstract要約: 超低温フェルミオンを用いた3バンドエメリーモデルを実現する光学超格子アーキテクチャを提案する。
格子ビームを制御可能な干渉と組み合わせることで、カップレートバンド構造の重要な特徴を再現する軌道自由度を設計する。
単一粒子量子ウォークは、結果として生じる強結合モデルをベンチマークできることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2810625954925814
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Strongly-correlated electrons in transition-metal oxides give rise to intriguing emergent phenomena, including high-temperature superconductivity in cuprates. While simplified one-band Hubbard models capture some aspects, explicitly describing the interplay of copper and oxygen orbitals -- as in the three-band Emery model -- is essential to capture the full phenomenology of cuprates. Quantum simulators based on ultracold atoms offer a promising route to study such systems in a controlled setting, but realizing realistic multi-orbital Hubbard models remains challenging. Here we propose an optical superlattice architecture that implements the three-band Emery model with ultracold fermions. By combining lattice beams with controllable interference, we engineer orbital degrees of freedom that reproduce key features of the cuprate band structure, while enabling independent control of orbital-dependent interactions and charge-transfer energy. We show that single-particle quantum walks can benchmark the resulting tight-binding model. Using determinant quantum Monte Carlo, we further investigate thermodynamic properties in the undoped regime and find a finite-temperature metal-insulator crossover accompanied by the onset of antiferromagnetic correlations accessible in current experiments. Finally, we apply a Hamiltonian learning protocol enabling to infer effective single-band Hubbard models from experimental realizations of Emery models. Our results provide a practical pathway to simulate multi-orbital Hubbard physics with quantum gas microscopes.
- Abstract（参考訳）: 遷移金属酸化物中の強い相関電子は、銅酸化物の高温超伝導を含む創発的な現象を引き起こす。
単純化された1バンドのハバードモデルはいくつかの側面を捉えるが、3バンドのエメリーモデルのように銅と酸素の軌道の相互作用を明示的に記述することは、カップレートの完全な現象を捉えるのに不可欠である。
超低温原子に基づく量子シミュレータは、そのようなシステムを制御された環境で研究するための有望な経路を提供するが、現実的な多軌道ハバードモデルの実現は依然として困難である。
本稿では、超低温フェルミオンを用いた3バンドエメリーモデルを実装する光学超格子アーキテクチャを提案する。
格子ビームと制御可能な干渉を組み合わせることで、軌道依存相互作用と電荷移動エネルギーの独立制御を可能にしながら、カップレートバンド構造の重要な特徴を再現する軌道自由度を設計する。
単一粒子量子ウォークは、結果として生じる強結合モデルをベンチマークできることを示す。
導電性量子モンテカルロを用いて、未ドープ状態の熱力学特性を更に研究し、現在の実験で見られる反強磁性相関の開始に伴う有限温度金属絶縁体交叉を見出した。
最後に,エメリーモデルの実験的実現から有効な単一バンドハバードモデルを推定できるハミルトニアン学習プロトコルを適用した。
本研究は,多軌道ハバード物理を量子ガス顕微鏡でシミュレートする実用的な経路を提供する。
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