ظهور مايع اسپيني توپولوژيك بر روي شبكه ياقوتي با برهمكنش هاي دوتايي

Emergence of topological spin liquid on the ruby lattice from two-body interactions

در اين مقاله ظهور فاز مايع اسپيني توپولوژيك بر روي شبكه ياقوتي در اثر برهمكنش هاي ناهمسانگرد دو تايي كينائف را مورد مطالعه قرار مي دهيم. مطالعات ما مبتني بر روش اختلال تبهگن مرتبه بالا و قطري سازي دقيق مي باشد. يافته هاي ما نشان مي دهد كه دياگرام فاز مدل كينائف بر روي شبكه ياقوتي از يك فاز گاف دار و دو فاز بي گاف مشابه تشكيل شده است. فيزيك كم انرژي فاز گافدار توسط هاميلتوني مؤثر كد هاي رنگي تويولوژيك، كه بستر مناسبي براي محاسبات كوانتومي است، توصيف مي شود در حالي كه فازهاي بي گاف به طور مؤثر توسط يك هاميلتوني سه اسپيني، بر روي شبكه مثلثي، توصيف مي گردند. در حضور ميدان مغناطيسي گاف سيستم گشوده شده و در هم تنيدگي توپولوژيك غير صفر مي گردد. پيشنهاد مي گردد كه در اين حالت فاز گافدار از شبه ذرات آنيوني با آمار كسري غير آبلي پشتيباني مي نمايد و غني تر از فاز آبيزينگ مدل كيتائف بر روي شبكه لانه زنبوري مي باشد.

In this paper, we study the emergence of topological spin liquids on the ruby lattice with anisotropic Kitaev interactions. Our study relies on high-order degenerate perturbation theory and exact diagonalization. We found that the phase diagram of the model consist a gapped and two gapless phase. The low-energy effective theory of the gapped phase is given by the standard topological color code on the honeycomb lattice which is a suitable playground for quantum computations, and the effective theory of the gapless phases is given by a three-body model on the triangular lattice. In the presence of a magnetic field, the gap is opened with finite topological entanglement entropy. We argue that the latter phase supports the existence of non-Abelian quasiparticles with fractional statistics and has a richer structure than the Ising phase of the Kitaev model on the honeycomb lattice