物性物理学：双極励起子を含む拡張ボース・ハバード模型

ハバード模型は、物性物理学の最も有名な理論的枠組みの1つの構成要素である。ハバード模型は、格子ポテンシャルに閉じ込められた相互作用する量子粒子の強相関相を記述する。ボソンの場合、ハバード・ハミルトニアンは短距離のオンサイト相互作用について詳細に調べられている。しかし、より長距離の結合を実験的に調べることは、まだ困難であった。これは、分数格子充填の絶縁秩序相を可能にする拡張ボース・ハバード・ハミルトニアンを目指す、未開拓分野を示している。今回我々は、半導体双極励起子を人工二次元正方格子に閉じ込めることによって、このハミルトニアンを実現した。そして、最近接格子サイト間の強い双極子斥力によって、半充填の絶縁状態が安定化された。拡張ボース・ハバード模型のこの特徴的な性質は、市松模様の空間秩序について理論的に予想される特徴を示す。このように今回の成果は、双極励起子が、プログラム可能な幾何学的形状と100個を超えるサイトを有する格子において、オフサイト相互作用の強いボソン様配列の制御された実現を可能にすることを浮き彫りにしている。

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