量子物理学：低温原子フェルミ・ハバード反強磁性体

強相関電子を持つ系におけるエキゾチック現象は、スピン自由度と運動自由度の相互作用から生じる。例えば、反強磁性体へのドーピングによって、擬ギャップ状態や高温超伝導体が生じると予想される。光格子中の極低温フェルミオンを用いる量子シミュレーションは、ドープしたハバード・ハミルトニアンに関する未解決問題の解決に役立つ可能性があり、量子気体顕微鏡法によって最近進歩を遂げた。今回我々は、およそ80の格子点を持つ二次元正方格子上で反発相互作用するフェルミ気体において、トンネリングエネルギーの0.25倍の温度で反強磁性体を実現したことを報告する。この長距離反強磁性秩序は、系のサイズに達する相関長の発散、スピン構造因子におけるピークの発生、および基底状態値に近いスタッガード磁化を通して現れる。我々は、複雑な多体状態が予想される領域に向けて、ハーフフィリングから遠い系に正孔をドープし、約15％のドーピングまで反強磁性秩序ベクトルにおいて強い磁性相関が持続することを見いだした。この領域では、数値シミュレーションが困難であるため、実験から有益な基準が得られる。今回の結果は、光格子中の低温原子の顕微鏡法が低温フェルミ・ハバード模型の理解に役立つ可能性があることを実証している。

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