The emergence of gapless quantum spin liquid from deconfined quantum critical point

Autor: Wen-Yuan Liu, Juraj Hasik, Shou-Shu Gong, Didier Poilblanc, Wei-Qiang Chen, Zheng-Cheng Gu
Přispěvatelé: Laboratoire de Physique Théorique (LPT), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Quantum Condensed Matter Theory (ITFA, IoP, FNWI), Fermions Fortement Corrélés (LPT) (FFC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-16-CE30-0025,TNSTRONG,Méthodes de réseaux de tenseurs pour la matière quantique fortement corrélée(2016), ANR-18-CE30-0026,TNTOP,Classification et réalisation de phases topologiques dans des systèmes fortement corrélés: méthodes de réseaux de tenseurs(2018)
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Physical Review X, 12(3):031039. American Physical Society
Phys.Rev.X
Phys.Rev.X, 2022, 12 (3), pp.031039. ⟨10.1103/PhysRevX.12.031039⟩
ISSN: 2160-3308
DOI: 10.48550/arxiv.2110.11138
Popis: International audience; Quantum spin liquids (QSLs) as novel phases of matter with long-range entanglement and deconfined quantum critical points (DQCPs) as descriptions for unconventional phase transitions between two ordered states beyond the standard paradigm, such as the transition between antiferromagnetic (AFM) and valence-bond solid (VBS) phases, are two representative emerging phenomena. These implications for understanding correlated materials and developing theoretical frameworks for many-body physics are of crucial importance. Here, we show that a gapless QSL can naturally emerge from a DQCP. Via large-scale tensor network simulations of a square-lattice spin-1/2 frustrated Heisenberg model, both QSL-state and DQCP-type AFM-VBS transitions are observed. By tuning the coupling constants, the AFM-VBS transition vanishes, and instead, a gapless QSL phase gradually develops in between. Remarkably, along the phase boundaries of AFM-QSL and QSL-VBS transitions, we always observe the same correlation-length exponents, ν≈1.0, which is intrinsically different from the one of the DQCP-type transition, indicating new types of universality classes. Our results explicitly demonstrate a new scenario for understanding the emergence of gapless QSL from an underlying DQCP. The discovered QSL phase survives in a large region of tuning parameters, and we expect its experimental realization in solid-state materials or quantum simulators.
Databáze: OpenAIRE