原子物理学：極低温原子を用いた2層ハバード模型における競合する磁気秩序

光格子中のフェルミオン原子は、強相関物質の物理を研究・模倣するのに有用なモデル系として役立ってきた。高分解能顕微鏡法の進展に後押しされて、現在、斥力相互作用については反強磁性モット絶縁体、引力相互作用については電荷密度波など、いくつかの量子相が観測されている二次元系が集中的に研究されている。しかし、2層グラフェンなどの実際の材料の格子構造は結合した複数の層で構成されているため、厳密には二次元ではなく、シミュレーションではこうした要素を考慮する必要がある。今回我々は、光格子中の極低温原子を用いて2層フェルミ・ハバード模型を実現し、層間結合によって、平面の反強磁性秩序モット絶縁体とスピン一重項のバンド絶縁体の層間の結合に沿ったクロスオーバーを制御できることを実証する。我々は、二次元層内および層間の両方のスピン–スピン相関を測定することによって、磁気秩序化の競合を調べた。今回の成果によって、理論的に予想されている超伝導対形成機構などの結合層ハバード模型のさらなる特性の探求が可能になる。

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