受挫伊辛磁体中准一维至二维交叉的通用量子抑制效应——基于量子退火研究
MₙNb₂O₆和BaCo₂V₂O₈族量子磁体实现了受挫横场伊辛模型,其竞争性铁磁与反铁磁耦合产生的符号问题被证明在任何系统尺度下都对量子蒙特卡罗方法具有不可处理性,使得其量子相边界无法通过数值计算获得。利用D-Wave Advantage2量子退火仪在L≤27(729个自旋)条件下,该研究团队首次获取了该模型家族的大L临界点,测得α∈{1.0,0.7,0.5,0.3}时量子驱动相变点g_c^QPU∈{0.286,0.210,0.156,0.093},其中解析精确的经典阈值为g_c^class(α)=2α/3。抑制比r(α)=g_c^QPU/g_c^class展现出明显的双区结构:三个准一维几何结构(α≤0.7)与普适平台r̄=0.450±0.002(χ²/dof=1.10,p=0.33)相互吻合,表明量子涨落可破坏约55%的经典铁磁稳定窗口且与耦合各向异性无关;而当α超过经验交叉尺度α*≈0.7时,r值下降至二维极限。收敛速度最快的内部Binder累积量对解析出r(1.0)≈0.412及与准一维平台的阶跃差Δr=0.038±0.015。四点线性拟合r(α)=(0.494±0.024)−(0.063±0.034)α概括了两个区域:其α→0截距在1.7个标准偏差内恢复了Pfeuty的精确一维结果,其斜率则是集中于α∈[α*,1]区间的真实交叉幅度的下界。两次序贯盲测预测(分别在测量前以0.2σ和0.7σ精度验证)证实了该交叉规律。所有四种几何结构均显示直接铁磁-顺磁相变、完全量子遍历性(f_uniq=1.000)及零价键固体序。
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