Resorting to a recently developed theoretical device called dimensional regularization for quantum criticality with a Fermi surface, we examine a metal-insulator quantum phase transition from a Landau's Fermi-liquid state to a U(1) spin-liquid phase with a spinon Fermi surface in two dimensions. Unfortunately, we fail to approach the spin-liquid Mott quantum critical point from the U(1) spin-liquid state within the dimensional regularization technique. Self-interactions between charge fluctuations called holons are not screened, which shows a run-away renormalization group flow, interpreted as holons remain gapped. This leads us to consider another fixed point, where the spinon Fermi surface can be destabilized across the Mott transition. Based on this conjecture, we reveal the nature of the spin-liquid Mott quantum critical point: Dimensional reduction to one dimension occurs for spin dynamics described by spinons. As a result, Landau damping for both spin and charge dynamics disappear in the vicinity of the Mott quantum critical point. When the flavor number of holons is over its critical value, an interacting fixed point appears to be identified with an inverted XY universality class, controlled within the dimensional regularization technique. On the other hand, a fluctuation-driven first order metal-insulator transition results when it is below the critical number. We propose that the destabilization of a spinon Fermi surface and the emergence of one-dimensional spin dynamics near the spin-liquid Mott quantum critical point can be checked out by spin susceptibility with a $2 k_{F}$ transfer momentum, where $k_{F}$ is a Fermi momentum in the U(1) spin-liquid state: The absence of Landau damping in U(1) gauge fluctuations gives rise to a divergent behavior at zero temperature while it vanishes in the presence of a spinon Fermi surface.
Field-Induced Instability of a Gapless Spin Liquid with a Spinon Fermi Surface
量子kagome反铁磁体Zn-brochantite,ZnCu $_3$(OH)$_6$ SO $_4$的基态,是仅有的几个已知的二维或三维自旋液体(SL)实现之一,已被描述为具有自旋费米表面的无隙SL。采用核磁共振在一个广泛的磁场范围下降到毫开尔文温度,我们表明,在施加的磁场这种神秘的状态本质上是不稳定的SL与一个完整的或部分的差距。一个类似的不稳定性的无隙费米表面SL以前遇到的有机三角晶格反铁磁体,这表明一个共同的不稳定机制,最有可能产生的自旋配对。这种不稳定性的一个显著特性是,一个无穷小的领域足以诱导它,理论上预测的一些其他类型的无间隙SL的。
Deconfined quantum criticality of the O(3) nonlinear $σ$ model in two spacial dimensions: A renormalization group study
研究了二维O(3)非线性$σ$模型{无Berry相的\it}的量子相变.利用非线性$σ$模型的$CP^{1}$表示,得到了玻色自旋子通过紧致U(1)规范场相互作用的有效作用量.基于有效场论,我们发现玻色自旋子在非线性$σ$模型的量子临界点处被退禁闭。强调了自旋子的解除禁闭是{ \it in the absence of Berry phase}实现的。这与Senthil等人的先前研究[Science { \bf 303},1490(2004)]形成对比,在Senthil等人的先前研究中,Berry相起关键作用,导致自旋子的解除禁闭。这就是为什么即使在没有Berry相位效应的情况下也能得到解除禁闭的原因,因为量子临界点是由XY(“中性”)固定点描述的,而不是IXY(“带电”)固定点。IXY不动点被证明是不稳定的对瞬子激发和瞬子激发增殖。{ \it在IXY固定点处,Berry相位效应抑制了瞬子激发,导致自旋子解除禁闭}。{ \it另一方面,XY固定点被发现对瞬子激发是稳定的,因为在中性XY固定点处有效内部电荷为零}。结果表明,在二维O(3)非线性$σ$模型的量子临界点处,自旋子的解禁闭发生了.
Gauge-constrained Spinon Complexes Near Deconfined Quantum Criticality
University of Tokyo(东京大学);Institute of Solid-State Physics, University of Tokyo(东京大学固体物理研究所);Trans-scale Quantum Science Institute, The University of Tokyo(东京大学跨尺度量子科学研究所);University of Chongqing(重庆大学);Department of Physics, University of Chongqing(重庆大学物理学院)
一维自旋链中相互作用自旋的自由费米子性质仍然缺乏严格的研究。在这封信中,我们表明,长度为$1$的自旋弦显着支配的自旋子,磁振子和自由费米子的临界性质的一维反铁磁自旋1/2链。我们使用Bethe的量子力学解解析地计算了模型的热性质和磁性质的精确标度函数,从而对自旋子的量子临界性有了严格的理解。事实证明,比热的双峰优雅地标记了从临界点向外散开的两个交叉温度,表明三个量子相:Tomonaga-Luttinger液体(TLL),量子临界和完全极化的铁磁相。对于TLL相,威尔逊比$R_W=4K_s$保持几乎与温度无关,这里$K_s$是Luttinger参数。此外,应用我们的结果,我们精确地确定了量子标度和临界指数的所有磁性在理想的一维自旋1/2反铁磁体Cu(C ${}_4$ H ${}_4$ N ${}_2$)(NO ${}_3$)${}_2$最近在物理评论Lett。{ \bf 114},037202(2015)]。我们进一步发现,在实验中使用的磁化峰是不是一个很好的量来映射有限温度TLL相界。
Unifying Dirac Spin Liquids on Square and Shastry-Sutherland Lattices via Fermionic Deconfined Criticality
Universität Würzburg(维尔茨堡大学);Flatiron Institute(平顿研究所);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Indian Institute of Technology Madras(马德拉斯印度理工学院);Harvard University(哈佛大学)
Deconfined quantum critical point in a dissipative spin-1/2 chain
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理与天文学院);Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Beijing Normal University), Ministry of Education(教育部多尺度自旋物理重点实验室(北京师范大学));Shandong Engineering Research Center of Aeronautical Materials and Devices, College of Aeronautical Engineering, Shandong University of Aeronautics(山东航空工程材料设备工程研究中心,滨州学院航空工程学院)
Spin Liquid Regimes at Nonzero Temperature in Quantum Spin Ice
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。
Unconstrained compact lattice QED$_{2+1}$ coupled to phonons: Gauss sectors, orthogonal semimetal, and deconfined criticality
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg(维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所);Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat(维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat)
Nonlocal Kondo effect and quantum critical phase in heavy fermion metals
由于近藤效应和磁性的竞争,重费米子金属在零温下通常表现出非常规的量子临界点或量子临界相。以前的理论往往是基于某些地方类型的假设和实验的完全一致的解释还没有实现。在这里,我们开发了一个有效的算法的Schwinger玻色子的方法来探讨的空间相关性对Kondo晶格的影响,并介绍了非局域近藤效应的概念,在量子临界区与解除限制的自旋。我们预测了一个全局相图,其中包含一个非费米液体量子临界相,一个隐藏的holon费米面和一个部分扩大的电子费米面的强量子涨落,而一个单一的量子临界点的弱量子涨落。这解释了最近报道的在受挫折的近藤晶格CePdAl中的不寻常的金属自旋液体,并解决了YbRh $_2$ Si $_2$中的费米体积难题。我们的理论突出了非定域物理的重要性,并提供了一个统一的理解重费米子量子临界。
Quantum antiferromagnetic Heisenberg half-odd integer spin model as the entanglement Hamiltonian of the integer spin Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki states