Numerical observation of emergent spacetime supersymmetry at quantum criticality.
Numerical observation of emergent spacetime supersymmetry at quantum criticality.
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量子临界点涌现时空超对称性的数值观测
DOI：
10.1126/sciadv.aau1463
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发表时间：
2018-11
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Yao H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li ZX;Vaezi A;Mendl CB;Yao H
在实现单个狄拉克锥的晶格模型的超导量子临界处，出现了超对称。到目前为止，还没有明确的证据表明时空超对称（SUSY）可以将费米子转化为玻色子，反之亦然。此外，2 + 1和更高维度的时空超对称性是否可以出现在一般晶格微观模型中，这个问题仍然是开放的。在这里，我们引入了一个2 + 1维度的单狄拉克费米子的晶格实现，它具有吸引相互作用，同时保持了时间反转和手性对称性。通过进行无符号问题的行列式量子蒙特卡罗模拟，我们证明了在2 + 1维中相互作用的单狄拉克费米子具有超导量子临界点（QCP）。我们通过证明费米子和玻色子具有相同的1/3异常维（突现超对称性的标志），证明了2 + 1维的N=2时空超对称性在超导QCP中出现。我们进一步展示了一些可以测量的实验特征，以在候选系统中测试这种紧急超对称性。
Supersymmetry is shown to emerge at the superconducting quantum criticality of a lattice model realizing a single Dirac cone. No definitive evidence of spacetime supersymmetry (SUSY) that transmutes fermions into bosons and vice versa has been revealed in nature so far. Moreover, the question of whether spacetime SUSY in 2 + 1 and higher dimensions can emerge in generic lattice microscopic models remains open. Here, we introduce a lattice realization of a single Dirac fermion in 2 + 1 dimensions with attractive interactions that preserves both time-reversal and chiral symmetries. By performing sign problem–free determinant quantum Monte Carlo simulations, we show that an interacting single Dirac fermion in 2 + 1 dimensions features a superconducting quantum critical point (QCP). We demonstrate that the N=2 spacetime SUSY in 2 + 1 dimensions emerges at the superconducting QCP by showing that the fermions and bosons have identical anomalous dimensions 1/3, a hallmark of the emergent SUSY. We further show some experimental signatures that may be measured to test such emergent SUSY in candidate systems.
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