Observation of antiferromagnetic correlations in an ultracold SU(N) Hubbard model
Observation of antiferromagnetic correlations in an ultracold SU(N) Hubbard model
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超冷 SU(N) Hubbard 模型中反铁磁相关性的观察
DOI：
10.1038/s41567-022-01725-6
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
19.6
通讯作者：
Takahashi, Yoshiro
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Taie, Shintaro;Ibarra-García-Padilla, Eduardo;Nishizawa, Naoki;Takasu, Yosuke;Kuno, Yoshihito;Wei, Hao-Tian;Scalettar, Richard T.;Hazzard, Kaden R.;Takahashi, Yoshiro
莫特绝缘体是强关联物理学的典型例子，从中出现了许多相态的量子物质，这些相态具有难以解释的性质。将Mott绝缘体的典型SU（2）自旋对称性扩展到SU（N），可以在低温下产生奇异的量子磁性。在本工作中，我们在光学晶格中实验观察到了由镱原子实现的SU（6）Hubbard模型中的最近邻自旋关联。我们研究一维，二维正方形和三维立方晶格几何。与SU（2）关联相比，由于强的Pomeranchuk冷却，测量的SU（6）自旋关联得到增强。在没有任何拟合参数的情况下，一维晶格的实验数据与我们的理论计算定性一致，误差最多为30%。理论和实验之间的详细比较使我们能够推断出冷原子费米-哈伯德模型所能达到的最低温度。对于三维晶格，实验达到的熵低于我们的计算收敛的区域，突出了这些实验作为量子模拟的重要性。
Mott insulators are paradigmatic examples of strongly correlated physics from which many phases of quantum matter with hard-to-explain properties emerge. Extending the typical SU(2) spin symmetry of Mott insulators to SU(N) is predicted to produce exotic quantum magnetism at low temperatures. In this work, we experimentally observe nearest-neighbour spin correlations in a SU(6) Hubbard model realized by ytterbium atoms in optical lattices. We study one-dimensional, two-dimensional square and three-dimensional cubic lattice geometries. The measured SU(6) spin correlations are enhanced compared with the SU(2) correlations, owing to strong Pomeranchuk cooling. The experimental data for a one-dimensional lattice agree qualitatively with our theoretical calculations, with an error of at most 30%, without any fitting parameters. Detailed comparison between theory and experiment allows us to infer the temperature to be the lowest achieved for a cold-atom Fermi–Hubbard model. For three-dimensional lattices, the experiments reach entropies below the regime where our calculations converge, highlighting the importance of these experiments as quantum simulations.
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