量子自旋液体是具有涌现规范结构、分数自旋子激发和其他不寻常性质的量子系统的高度纠缠基态。虽然这些特征清楚地将量子自旋液体与传统的在零温度（T）下的类平均场状态区分开来，但它们在T>0时的状态不太清楚。严格地说，已知大多数量子自旋液体在非零温度下失去它们的特性，在这种情况下，它们可被热力学变换成平凡的顺磁体。这是最近提出的在量子自旋冰高温超导体中出现的U（1）量子自旋液体态的情况。然而，在这里，我们提出，在实践中，后者的量子自旋液体可以被视为不同的相从高温顺磁体。通过规范平均场论计算和物理推理相结合，我们认为，这些系统同时支持量子自旋液体和热自旋液体相，分别由量子涨落和熵，占主导地位。这些阶段被一阶“热约束”跃迁分开，使得对于低于跃迁的温度，自旋子和出射光子是相干传播的激发，并且在其之上动力学是经典的。即使对于基态是磁有序的而不是量子自旋液体的参数，也会发生这种强的一阶跃迁，从而抢占常规的朗道型临界性。我们认为，这张照片解释了在量子自旋冰材料Yb 2 Ti 2 O 7中观察到的异常低温相变。
英文摘要：
Quantum spin liquids are highly entangled ground states of quantum systems with emergent gauge structure, fractionalized spinon excitations, and other unusual properties. While these features clearly distinguish quantum spin liquids from conventional, mean-field-like states at zero temperature (T), their status at T>0 is less clear. Strictly speaking, it is known that most quantum spin liquids lose their identity at non-zero temperature, being in that case adiabatically transformable into a trivial paramagnet. This is the case for the U(1) quantum spin liquid states recently proposed to occur in the quantum spin ice pyrochlores. Here we propose, however, that in practical terms, the latter quantum spin liquids can be regarded as distinct phases from the high temperature paramagnet. Through a combination of gauge mean field theory calculations and physical reasoning, we argue that these systems sustain both quantum spin liquid and thermal spin liquid phases, dominated by quantum fluctuations and entropy, respectively. These phases are separated by a first order "thermal confinement" transition, such that for temperatures below the transition, spinons and emergent photons are coherently propagating excitations, and above it the dynamics is classical. Even for parameters for which the ground state is magnetically ordered and not a quantum spin liquid, this strong first order transition occurs, pre-empting conventional Landau-type criticality. We argue that this picture explains the anomalously low temperature phase transition observed in the quantum spin ice material Yb2Ti2O7.
Magnetic order in Tb$_2$Sn$_2$O$_7$ under high pressure: from ordered spin ice to spin liquid and antiferromagnetic order
本文用中子衍射方法研究了Tb $_2$ Sn $_2$ O $_7$阻挫磁体在4.6 GPa各向同性压力和0.3 GPa单轴压力下，温度范围为0.06 K $<$ T $<$ 100 K。磁性秩序下的压力，但有序的自旋冰结构稳定在低于1.3 K的环境压力部分转化为反铁磁的。在0.06 K下的长程有序矩在压力下减少，这是由压力引起的自旋液体波动的增强解释。在有序转变之上，短程自旋关联受到压力的影响，铁磁关联被抑制。考虑各向同性效应和应力效应，讨论了压力对基态的影响。
Critical speeding-up near the monopole liquid-gas transition in magnetoelectric spin-ice
在所谓的自旋冰化合物中，相互竞争的相互作用稳定了一个具有有限零点熵的受抑基态，有趣的是，还出现了磁共振激发。这些单极子的性质是最近研究的焦点，特别强调它们的量子动力学。据预测，每个电介质也具有电偶极矩，这允许通过介电函数ε（ν）来研究它们的动力学。在这里，我们报告的宽带光谱测量的ε（ν）在Dy 2 Ti 2 O 7下降到200 mK的温度与特定的重点上的关键端点存在的磁场沿晶体[111]方向。当磁单极子的密度以临界方式变化时，类似于在液-气转变中，在介电响应中揭示出明确的临界特征。令人惊讶的是，介电弛豫时间τ表现出临界加速，随着温度向临界温度降低，介电弛豫时间τ显著增加1/τ。除了展示了紧急的双激发的磁电特性，我们的结果揭示了独特的临界动力学附近的双凝聚转变。
Distinguishing dipolar and octupolar quantum spin ices using contrasting magnetostriction signatures
最近，对Ce $_2$ Zr $_2$ O $_7$和Ce $_2$ Sn $_2$ O $_7$进行了大量实验，表明这些材料具有出射光子和分数自旋子激发的三维量子自旋液体。然而，对这些数据的解释，以确定量子自旋液体的精确性质，仍在争论中。Ce $^{3+}$局域矩中的Kramers二重态提供了不寻常的赝自旋自由度，因为$x$和$z$分量变换为偶极，而$y$分量变换为八极。这导致在Ce $^{3+}$矩的烧绿石晶格上的各种可能的量子自旋液体（或量子自旋冰）相。在这项工作中，我们从理论上提出，磁致伸缩将能够区分偶极（D-QSI）和八极（O-QSI）量子自旋冰，其中偶极或八极组件具有各自的自旋冰相关。我们表明，在各种配置的磁致伸缩可以被用来作为一个选择规则，区分不仅D-QSI和O-QSI，但也有一些竞争的对称性破缺状态。
Quantum valence bond ice theory for proton-driven quantum spin-dipole liquids
基于最近在$κ$中发现的具有质子涨落的量子自旋液体的实验结果，结合量子质子冰和Anderson的共振价键自旋液体理论，提出了氢键电子系统中的混合量子液体$_3$（QSDL）理论。H-Cat）。在我们的理论中，电子自旋液体和质子偶极液体同时实现在基态称为$\textit{quantum valence bond ice}$。在这种状态下，两者都不能独立于另一个而建立。分析和数值计算表明，该态在自旋和偶极子之间有很大的纠缠熵，远远超过了（粗糙的）Born-Oppenheimer近似。我们还研究了QSDL的稳定性扰动和讨论的影响，实验中的H-猫和它的氘代模拟D-猫。
The multiple symmetry sustaining phase transitions of spin ice
我们提出了完整的相图的哑铃模型的自旋冰作为温度，化学势和交错的化学势的函数，打破了有利于电荷晶体有序的平移晶格对称性。我们观察到一个双翅结构，有五种可能的相，螺旋流体（自旋冰），破碎的单晶体相和双螺旋晶体，锌的混合物结构。我们的模型提供了一个框架的液-液相变和观察到的流动磁体在压力和外场的翼结构。我们将我们的研究结果与最近的实验Ho $_2$ Ir $_2$ O $_7$，并提出了广泛的一套新的实验，利用相图，包括高压协议，动态缩放的Kibble-Zurek形式和普遍违反的波动耗散定理。
A spin liquid with pinch-line singularities on the pyrochlore lattice
从麦克斯韦的电磁学理论到爱因斯坦的广义相对论，规范理论的数学基础是过去200年来物理学中许多最深刻的进步。最近，人们已经清楚地看到，规范理论也出现在凝聚态物质中，一个最好的例子是自旋冰材料，它拥有一个新兴的电磁规范场。在自旋冰中，中子散射测量中的夹点奇点揭示了潜在的规范结构。在这里，我们报告的自旋液体的发现，其中的低温物理是自然描述的连续规范自由度的张量场的波动。这种规范结构支持一种不寻常的形式的自旋相关性，从而产生了捏线奇点-类似于在自旋冰中观察到的捏点。值得注意的是，这些特征可能已经在烧绿石材料Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$中观察到。
Quantum Melting of Spin Ice: Emergent Cooperative Quadrupole and Chirality
提出了辉石晶格磁体Pr $_2TM_2$ O $_7$（$TM=$ Ir，Zr，Sn）自旋冰的量子熔化.在原子非Kramers磁偶极子的基础上，导出了具有非平凡磁各向异性的量子超交换哈密顿量。基态表现出合作的铁四极和赝自旋手性，形成近晶相液晶的磁性模拟。我们的理论解释了在Pr $_2TM_2$ O $_7$中实验观察到的动态自旋冰行为。
Arrested Relaxation in a Disorder-Free Coulomb Spin Liquid
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究院）；School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）；Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
Classical symmetry enriched topological orders and distinct monopole charges for dipole-octupole spin ices
International Center for Quantum Materials, Peking University（北京大学量子材料中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Collaborative Innovation Center of Quantum Matter（量子物质协同创新中心）；The University of Hong Kong, Shenzhen Institute of Research and Innovation（香港大学深圳研究院）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京大学量子器件北京市重点实验室）
Coupling quantum spin ice to matter on the centered pyrochlore lattice
CPHT, CNRS, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；Inria Paris-Saclay（法国国家信息与自动化研究所巴黎萨克雷中心）；LIX, CNRS, Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
Vibrating-coil magnetometry of the spin liquid properties of Tb2Ti2O7
我们用振动线圈磁强计在低至0.04 K、高至5 T的磁场下研究了Tb_2Ti_2O_7的自旋液态。我们观察到磁历史依赖低于$T < 0.2$ K让人想起经典的自旋冰系统Ho 2 Ti 2 O 7和Dy 2 Ti 2 O 7。从磁化强度推断出的磁相图基本上是各向同性的，没有证据表明存在所谓的量子自旋冰所预期的磁化平台，理论上预测[111]当量子涨落使相互作用重新正规化时。相反，$T \ll T*$的磁化强度与“全进/全出”（AIAO）反铁磁性的预测半定量一致。两者合计，这表明Tb 2 Ti 2 O 7中的自旋液体状态类似于初期AIAO反铁磁体。
Pyrochlore U(1) spin liquid of mixed symmetry enrichments in magnetic fields
指出了在微扰自旋冰区外的对称性富集U（1）量子自旋液体（QSL）的实验关联性和探测方案。最近对铈基烧绿石QSL材料的实验表明，候选QSL可能不接近众所周知的自旋冰制度，因此从根本上不同于其他烧绿石QSL材料。我们考虑了$π$通量U（1）QSL的可能性，它是受抑的横向交换相互作用而不是通常的量子自旋冰所支持的。以前提出，对于烧绿石磁体Ce $_2$ Sn $_2$ O $_7$和Ce $_2$ Zr $_2$ O $_7$上Ce $^{3+}$局域磁矩的偶极-八极二重态的一般自旋模型，可以实现偶极U（1）QSL和八极U（1）QSL。我们解释和预测了实验特征，特别是八极$π$通量U（1）QSL的磁场响应。从根本上说，这种非凡的状态是点群对称和平移对称的对称性丰富的混合物。我们讨论了烧绿石U（1）QSL的相关实验，并进一步提供了一些见解烧绿石海森堡模型。
Topological Sector Fluctuations and Curie Law Crossover in Spin Ice
在低温下，自旋冰进入库仑相-一种具有代数相关性和拓扑约束自旋配置的状态。在Ho 2 Ti 2 O 7，我们已经观察到实验，这个过程是伴随着一个非标准的温度演变的波矢量依赖的磁化率，测量中子散射。分析和数值方法揭示了两个居里定律之间的交叉，一个表征高温顺磁制度，和其他的低温拓扑约束制度，我们称之为自旋液体居里定律的签名。该理论与中子散射实验结果吻合得很好。在更一般的基础上，i）两个居里定律的存在似乎是经典自旋液体的突现规范场的一般性质，ii）揭示了在阻挫材料中测量精确的居里-外斯温度的实验困难;（三）规范自由度和自旋自由度之间的映射意味着有限波矢处的磁化率可以用作波动的局部探针，拓扑扇区
