Compass-Heisenberg Model on the Square Lattice : Spin Order and Excitations
我们探讨了各向异性罗盘模型在扰动海森堡相互作用影响下的物理性质，并给出了具有多个量子相变的相图。无穷小海森堡耦合使Compass模型的宏观基态简并度已经提升到热力学极限，它根据耦合常数的符号和大小选择不同的具有Z2对称性的基态，低能激发是自旋波，而反映列序的Compass态与它们之间被宏观能隙隔开。然而，如果满足我们推导的尺寸标准，则可以调整与量子计算目的相关的纳米级结构，使得罗盘状态是最低能量激发，从而避免退相干。
2010-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum coherence in a compass chain under an alternating magnetic field
研究了在交变横向磁场作用下量子罗盘链中的量子相变和量子相干性。该模型可以通过Jordan-Wigner变换解析求解，并且该解表明它等价于晶格上的两组分一维（1D）费米气体。我们探讨了交错磁相互作用和多位相互作用对能谱的相互影响，并分析了基态相图。我们使用量子相干性来识别量子相变。结果表明，相干性的$l_1$范数不能准确地检测出分离带隙相位和无隙相位的量子临界点，而这一点可以通过相干性的相对熵精确地确定.詹森-香农分歧在例外点有些模糊。我们还提出了一个实验实现这样的一维系统使用超导量子线路。
2018-06-08 cond-mat.str-el quant-ph
Variational tensor network renormalization in imaginary time: Two-dimensional quantum compass model at finite temperature
通过注意到具有哈密顿量$H$的二维（2D）晶格系统的吉布斯算子$e^{-βH}$可以由三维张量网络表示，第三维是虚时间（逆温度）$β$，获得了描述量子系统中的热力学相变的进展。沿着$β$粗粒化网络会产生具有有限键维度$D$的2D投影纠缠对算子（PEPO）。粗粒化由等距的树张量网络执行。的等距优化变-考虑到充分张量环境-最大限度地提高精度的PEPO。该算法被应用到各向同性的量子罗盘模型在一个无限的正方形晶格附近的破缺相变在有限温度下。根据对称相的线性磁化率和破缺相的序参量，估计临界温度为${\cal T}_c=0.0606(4)J$，其中$J$是$S=1/2$赝自旋之间的各向同性耦合常数。
2016-04-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Multicriticality and entanglement in the one-dimensional quantum compass model
通过精确映射到量子伊辛模型，研究了具有两个独立参数的一维量子罗盘模型.这使我们能够发现隐藏的功能，在普通的单参数量子罗盘模型的量子相变，表明它发生在一个多临界点，一个线的一阶跃迁相交线的二阶伊辛型破缺跃迁。我们计算了四个基态相的纠缠度和块纠缠熵，发现这些纠缠度量准确地反映了二阶跃迁，而不是一阶跃迁.
2009-06-29 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Exact treatment of magnetism-driven ferroelectricity in the one-dimensional compass model
考虑了一类在外部磁场中具有反对称Dzyaloshinskiii-Moriya交换作用的一维Compass模型.基于Jordan-Wigner变换得到的精确解，我们研究了激发能隙、自旋关联、基态简并度和相变的临界性质.有限电场和磁场下的相图由铁磁相、斜反铁磁相和手征相组成。Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在手征相的基态中诱导了电极化，在那里出现了非局域弦序和纠缠谱的特殊特征，而强手征相关在有限温度下出现在其他相中，并由非手征基态和手征激发之间的间隙控制。我们进一步表明，在所有阶段的磁电效应消失以上的一个典型的温度对应的有效费米子模型的总带宽。为此，我们探讨熵，比热，磁化，电极化的强度，和磁电张量在有限温度。我们确定了相当奇特的比热和极化行为的指南针模型，从高度沮丧的相互作用。
2014-09-20 cond-mat.str-el quant-ph
Hidden dimer order in the quantum compass model
我们引入了一个精确的自旋变换，将LxL正方形晶格上量子罗盘模型（QCM）的行和列上的受抑Z_{i,j} Z_{i,j+1}和X_{i,j} X_{i+1,j}自旋相互作用映射到具有2（L-1）个经典自旋的（L-1）x（L-1）量子自旋模型。使用对称性，我们解开隐藏的二聚体秩序的QCM，具有相等的两个二聚体的相关性< X_{i,i} X_{i+1,i} X_{k,l} X_{k+1,l} >和< X_{i,i} X_{i+1,i} X_{l,k} X_{l+1,k} >基态，这是独立的实际相互作用。这种顺序与伊辛型自旋相关性共存，而伊辛型自旋相关性随距离衰减。
2010-08-13 cond-mat.str-el
Energy dynamics in a generalized compass chain
研究了外磁场作用下广义罗盘链的能量动力学。我们表明，能量电流运营商在三个连续的网站上的磁场的情况下，他们被纳入与非均匀Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的存在下的磁场。这些复杂的相互作用仍然是哈密顿量是一个精确可解的自旋模型。我们研究了三位相互作用和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用对能谱和相图的影响。结果表明，原始量子罗盘模型的能量流是守恒的，这是由于相关的中间对称性，而对于其他一般情况下，这种特性不存在。
2016-09-29 cond-mat.str-el
Compass and Kitaev models -- Theory and Physical Motivations
指南针模型是一种物质理论，其中内部自旋（或其他相关场）分量之间的耦合固有地依赖于空间（通常是方向）。罗盘型相互作用出现在不同的物理系统中，包括具有轨道自由度的莫特绝缘体（其中相互作用敏感地依赖于所涉及的轨道的空间取向），受抑量子磁体的低能有效理论，具有强自旋-轨道耦合的系统（如虹彩酸盐），空位中心和冷原子气体。Kitaev的模型，特别是蜂窝晶格上的罗盘变体，实现了拓扑量子计算的基本概念。内部（自旋、轨道或其他）和外部（即，作为Compass模型基础的空间）自由度通常导致非常丰富的行为，包括在非阻挫晶格上的（半）经典有序态的阻挫，并且导致增强的量子效应，在某些情况下，促使零温度量子自旋液体的出现。由于这些挫折，新类型的对称性及其相关的退化可能会出现。这些中间对称性位于全局对称性和局部规范对称性的极端之间，并导致有效的降维。我们审查指南针模型在一个统一的方式，密切关注这些对称性的确切后果，并通过秩序无序效应稳定秩序的热和量子涨落。我们回顾了非平凡的统计和外观的拓扑量子秩序罗盘系统中，凭借其中间对称性标准订单不出现。这是补充调查的数值结果。适当的理论和实验结果进行了比较。
2013-03-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Magnetic properties of nanoscale compass-Heisenberg planar clusters
我们研究了正方形晶格上自旋为1/2的模型，通过增加最近邻之间的扰动海森堡相互作用来推广量子罗盘模型，并研究了它的相图和磁激发。这个模型的动机既来自于轨道简并的强关联系统领域，也来自于为量子计算提出的基于固态的器件领域。我们发现，Compass模型的高简并基态是脆弱的，对于任何有限振幅的海森堡耦合，都将变为双重简并基态。通过计算有限集团的自旋结构因子与Lanczos对角化，我们证明了丰富的各种相位特征的Z2对称性，这是铁磁，C型反铁磁，或Neel型，并分析量子涨落的影响相边界。在有序相中，罗盘相互作用的各向异性导致自旋波的有限激发间隙。我们发现，对于小的纳米级团簇与大的各向异性间隙的最低激发列翻转激发，出现由于海森堡扰动的指南针模型的简并基态的流形。我们导出了一个有效的一维XYZ模型，它忠实地再现了这些激发态的精确结构，并阐明了它们的微观起源。低能量列翻转或罗盘型激发对于退相干过程是鲁棒的，因此被很好地设计用于在量子计算中存储信息。我们还指出，氮空位中心之间的偶极相互作用，形成一个矩形晶格的金刚石矩阵可能允许固态实现的各向异性指南针海森堡模型。
2012-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The Quantum Compass Model on the Square Lattice
利用精确对角化、格林函数蒙特卡罗模拟和高阶微扰理论，研究了由哈密顿量$H = - \sum_{\bm{r}} (J_x σ_{\bm{r}}^x σ_{\bm{r} + \bm{e}_x}^x + J_z σ_{\bm{r}}^z σ_{\bm{r} + \bm{e}_z}^z)$定义的正方晶格上二维自旋1/2罗盘模型的低能性质.当$J_x\ne J_z$，我们表明，在簇的尺寸$L\times L$，低能量谱由$2^L$状态崩溃到彼此指数快速与$L$，一个结论，仍然是真实的任意接近$J_x=J_z$。在这一点上，我们表明，一个更大的国家崩溃指数快速与$L$到基态，我们提出的数字证据表明，这个数字正是$2\times 2^L$。我们还扩展到任意自旋的对称性分析的模型，并表明，所有本征态的两重简并仍然适用于任意半整数自旋，但不适用于整数自旋，在这种情况下，本征态一般是非简并的，在自旋1的情况下，通过精确的对角化证实的结果。莫特绝缘体和约瑟夫森结阵列的影响进行了简要讨论。
2005-01-28 cond-mat.str-el
Ground state properties of the Heisenberg-compass model on the square lattice
本文通过经典蒙特卡罗、自旋波分析和精确对角化研究正方晶格Heisenberg-compass模型的基态相图，发现六类长程有序相，并揭示经典与量子基态相图高度一致。
2024-10-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Hybrid Symmetry Breaking in Classical Spin Models With Subsystem Symmetries
我们研究两个具体的情况下，相变打破了子系统的对称性。该模型是两个经典的指南针模型，具有线翻转和平面翻转对称性，并对应于一个特殊的限制海森伯Kitaev哈密顿立方晶格。我们表明，这些模型经历了混合对称破缺，系统显示不同的对称破缺模式在不同的子流形。例如，系统可能在链或平面内看起来是磁性的，但当从更高的一维观察时，它是向列型的。我们充分表征了一组子维的序参量，并确认数值两种情况下进行非标准的一阶相变的破缺相。我们的结果提供了新的见解相变涉及子系统的对称性和推广传统的自发对称性破缺的概念。
2023-02-22 cond-mat.str-el
A Tale of Two Quantum Compass Models
研究了量子罗盘模型的两种变体：蜂窝状模型的量子相变及方格无自旋费米子模型的温度依赖维度交叉，并提出通过设计扰动模拟拓扑相变与奇异物质相。
2023-06-27 cond-mat.str-el
Orbital Orders and non-Fermi Liquid in Moiré systems
受最近在莫尔系统中观察到的向列性的启发，我们研究了可能在莫尔系统中发生的三种不同的轨道顺序：（1）线序;（2）谷极化;和（3）“罗盘序”。每个序参量自发地破坏了系统的部分空间对称性。我们探讨这些序参量的有序-无序转变附近的量子涨落所引起的物理现象。特别是，我们认识到，莫尔系统的对称性导致了有效的理论描述从标准的赫兹-米利斯形式主义的一个关键的区别。我们证明，这一关键的差异可能会导致一个特殊的非费米液体行为附近的有序-无序相变，不同于标准的非费米液体行为时，通常预期的费米面耦合到轨道阶的临界波动。我们还讨论了三个序参量之间的相互作用和有限温度下可能出现的富相图。在三个轨道序中，谷极化和“罗盘序”可能与超导体强烈竞争。
2020-05-22 cond-mat.str-el
Anisotropy of magnetic interactions and symmetry of the order parameter in unconventional superconductor Sr$_{2}$RuO$_{4}$
Sr $_2$ RuO $_4$是自旋三重态超导的最佳候选者，自旋三重态超导是一种非常重要的不寻常的和难以捉摸的超导状态。在过去的三十年中，Sr $_2$ RuO $_4$已经被非常仔细地研究，尽管与强相关的高$T_{c}$铜酸盐相比，它显然很简单，因为它的配对对称性是已知的，没有任何情况可以解释所有主要的实验观察结果，这是一个引起人们极大兴趣的难题。在这里，我们提出了一个基于密度泛函分析的磁相互作用在Sr $_{2}$ RuO $_{4}$和讨论的作用，磁各向异性在其非常规的超导性。我们的目标是双重的。首先，我们讨论了在200 Oe的外磁场中超导序参量旋转的可能性，并得出结论：这种材料中的自旋轨道相互作用强到几个数量级，与这一假设不一致。因此，观察到的骑士位移在$T_{c}$上的不变性没有合理的解释，并对使用骑士位移作为配对对称性的最终试金石产生怀疑。其次，我们提出了一个定量的双交换模型结合巡回费米子与各向异性海森堡磁哈密顿量。该模型是对Hubbard模型计算的补充，为研究Sr $_{2}$ RuO $_{4}.$的超导对称性提供了一个新的框架。作为一个例子，我们用该模型分析了在最简单的平均场近似下，不同$p-$三重态之间的简并性，并表明，它分裂成一个单一的和两个双峰与基态之间的竞争定义的“伊辛”和“指南针”各向异性条款。
2017-06-01 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Linear dichroism in angle-resolved core-level photoemission spectra reflecting 4f ground-state symmetry of strongly correlated cubic Pr compounds
我们报告实验观察到的线性二色性角分辨芯能级光电子能谱的PrIr2Zn20和PrB6在立方对称。由于晶体电场分裂的化合物之间的不同的各向异性4f电荷分布是负责的线性二向色性的差异，这已被证实的光谱模拟与完整的多重态理论的一个单一的网站Pr3+离子在立方对称。通过对PrIr2Zn20的γ_3基态的理论分析，再现了在两个不同光电子方向上观察到的线性二色性和偏振依赖谱，而PrB6的Pr 3d和4d芯能级的线性二色性和偏振依赖谱表明了PrB6的γ_5基态。
2018-09-29 cond-mat.str-el
Particle-hole symmetry of charge excitation spectra in the paramagnetic phase of the Hubbard model
哈伯德模型的Kotliar和Ruckenstein从玻色子表示允许获得近似的电荷动力学响应函数产生的高斯波动周围的顺磁鞍点的解析形式。数值计算结果表明，在物理极限下，电荷激发谱由连续谱、各向异性零声速的无隙集体模式和$ω\approx U$处的相关诱导高频模式组成。在这项工作中，我们表明，这个解析表达式服从粒子-空穴对称性的模型上的任何二分晶格与一个原子的单位晶胞。该方法的其他正式方面也得到了解决。
2017-09-29 cond-mat.str-el
Symmetry breaking gives rise to energy spectra of three states of matter
统计物理学的一个基本任务是从微观哈密顿量开始，预测系统的统计特性，并将它们与可观测数据进行比较。目前一个值得注意的基本挑战是，告诉是否以及如何相互作用的哈密顿量预测不同的能谱，包括固体，液体和气体相。在这里，我们提出了一个新的想法，使所有三种状态的物质的统一描述。我们引入了一种通用形式的相互作用声子哈密顿量与基态配置最小化的潜力。对称性破缺，从倒易空间中的旋转群到它的子群，导致作为Goldstone定理的结果的剪切激发的能隙的出现，并且容易导致固体、液体和气体相的能谱的出现。
2013-10-04 cond-mat.str-el
Detecting spontaneous symmetry breaking in finite-size spectra of frustrated quantum antiferromagnets
精确对角化是分析量子多体晶格模型中静态和动态量的一种强有力的数值技术。它为几乎任何一种微观模型提供了关于低能本征态的量子数、能量和波函数的无偏信息。关于能量和量子数的信息对于检测T=0时可能的自发对称性破缺特别有用。我们回顾了在受抑量子磁体领域的一些进展，这些进展是由于精确对角化谱的详细对称性分析而成为可能的。本文给出了关于kagome和星格子海森堡反铁磁体的新结果。
2008-12-12 cond-mat.str-el
Signatures of nonlinear magnetoelectricity in second harmonic spectra of SU(2) symmetry broken quantum many-body systems
利用SU（2）对称性破缺的Hubbard哈密顿量，推导并计算了自旋轨道耦合（SOC）或自旋声子耦合下小分子系统的二阶动力学磁电（ME）系数的量子力学微扰表达式.这些磁化率将在二次谐波产生光谱中具有特征。我们证明了SU（2）对称性破缺是产生这些非线性的关键。我们用Lanczos方法求解了低能激发态的哈密顿量，计算了这些ME系数。随着SOC强度的变化，哈伯德项，我们发现自旋和电荷和自旋电荷占主导地位的动态ME系数的光谱。当Hubbard项和SOC耦合项的幅值在相近的范围内时，谱峰的强度最高。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced Stability of Skyrmions in Two-Dimensional Chiral Magnets with Rashba Spin-Orbit Coupling
最近的发展导致了三维（3D）手性磁体中skyrmions活动的爆炸。实验已经直接探测了这些拓扑自旋纹理，揭示了它们的非平凡性质，并为新的应用提出了建议。然而，在3D中，skyrmion晶体相仅在温度场相图的狭窄区域中观察到。我们在这里表明，使用基于对称性的一般分析，skyrmions更容易稳定在二维（2D）系统与Rashba自旋轨道耦合。这种增强的稳定性产生于场和易平面磁各向异性之间的竞争，并导致skyrmions核心中拓扑电荷密度的非平凡结构。我们进一步表明，在磁交换的各种微观模型中，所需的易平面各向异性自然产生于相同的自旋-轨道耦合，这是负责手性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。我们的研究结果是特别感兴趣的二维材料，如薄膜，表面和氧化物界面，打破表面反演对称性和Rashba自旋轨道耦合自然导致手性交换和易平面罗盘各向异性。我们的理论为二维磁性材料在大范围磁场下稳定skyrmions的实验研究提供了明确的方向。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spectral properties and pseudogaps in a model with d-wave pairing symmetry
利用非微扰求和规则方法研究了具有d波对对称性的模型。在低温下，正常态赝能隙的大小表现出很强的$\vec{k}$或角度依赖性，用$\cos 2ϕ$形式很好地拟合。随着温度的升高，赝能隙在某个临界角$ϕ_{c}$处闭合，超过这个临界角，出现单个准粒子状峰。由此产生的费米表面是强烈的温度依赖性。在谱函数和态密度中，赝能隙消失的方式是谱权重填充赝能隙而不是随着温度的升高而关闭赝能隙。所有这些功能是定性与ARPES低掺杂铜酸盐。
2000-09-25 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
