Theory of the spin-nematic to spin-Peierls quantum phase transition in ultracold spin-1 atoms in optical lattices
Notice bibliographique
Résumé
We present a theory of the anisotropy-tuned quantum phase transition between spin-nematic and spin-Peierls phases in $S=1$ systems with significant biquadratic exchange interactions. Based on quantum Monte Carlo studies on finite-size systems, it has been proposed that this phase transition is second order with new deconfined fractional excitations that are absent in either of the two phases. The possibility of a weak first-order transition, however, cannot be ruled out. To elucidate the nature of the transition, we construct a large-$N$ $\text{SO}(3N)$ model for this phase transition and find in the $N\ensuremath{\rightarrow}\ensuremath{\infty}$ limit that the transition is generically of first-order. Furthermore, we find a critical point in the one-dimensional (1D) limit, where two transition lines, separating spin-nematic, ferromagnetic, and spin-Peierls phases, meet. Our study indicates that the spin-nematic phase is absent in 1D, while its correlation length diverges at the critical point. Predictions for $^{23}\text{N}\text{a}$ atoms trapped in an optical lattice, where the nematic to spin-Peierls quantum phase transition naturally arises are discussed.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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