自旋-1/2 XY模型中具有幂律相互作用的超流性

在囚禁离子量子模拟器中,可通过激光诱导的原子内态与集体声子模式间的耦合,构建有效的自旋-1/2 XY相互作用。在一维(1D)简谐势阱的最简模型中,这类相互作用随距离呈幂律衰减(1/r^α),且指数α可调。当α较小时,由此产生的长程一维XY模型会展现连续对称性破缺现象,与最近邻相互作用模型形成鲜明对比。本文通过自旋刚度(即超流密度)的视角,研究了该模型在临界点α_c附近的相变行为。研究人员开发了随机级数展开(SSE)量子蒙特卡罗(QMC)模拟方法,并构建了广义绕组数估计量,用以测量幂律相互作用下的超流密度。该方法通过小规模晶格体系的精确对角化验证了其可靠性。研究结果表明:长程相互作用显著增强了一维XY模型中的常规超流特性——在热力学极限下,当α趋近于0时,超流密度呈现发散特征,这与线性自旋波理论的预测一致。最后,该工作定义了一个归一化超流密度估计量,可清晰区分短程、中程和长程相互作用区域,为临界值α_c的测定提供了新型QMC探测手段。

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提交arXiv: 2026-01-27 21:08

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