¿Cuál es el significado de "Punto Crítico Cuántico Desconfinado"?

Los sistemas de giro antiferromagnético pueden tener excitaciones de "espín". Conceptualmente, puede hacer esto comenzando desde un estado fundamental VBS hecho de singletes, luego "descomponiendo" un singlete en un producto tensorial de dos giros, luego "alejando" los giros sueltos entre sí reorganizando los singletes, como se ilustra en Fig. 4(c) de https://www.nature.com/nature/journal/v464/n7286/abs/nature08917.html . Lo importante es que los spinons llevan espín-1/2, mientras que cambiar un solo espín de arriba hacia abajo (o viceversa) crea una excitación de "magnón" de espín-1. Puede crear un magnon con una operación local, pero los spinons solo se pueden crear en pares.

Por lo general, los espinones se atraen entre sí y se "confinan" en pares unidos. (Así que, básicamente, nunca ves un solo spinon aislado a temperatura cero). Después de crear dos spinons, siempre permanecen muy cerca uno del otro. Un par enlazado de dos espinones de espín-1/2 es una excitación de espín-0 o espín-1 (algo así como un magnón), por lo que no es tan interesante porque es "topológicamente trivial" porque puede crearlo a través de operaciones locales (como rompiendo un singlete, como se mencionó anteriormente).

Pero si ajusta los parámetros hamiltonianos en un antiferromagnético 2D exactamente al punto crítico entre VBS y el orden antiferromagnético, puede suceder algo muy inusual: la atracción entre espinones puede desaparecer. Por lo tanto, puede alejar uno de ellos del otro con poco gasto de energía, incluso a temperatura cero. Incluso puede mover un espín tan lejos de su "gemelo" que puede ignorar al gemelo por completo y estudiar el espín individualmente. La "carga" fundamental de este sistema de espín debido a la simetría de espín global continua es$\hbar$, correspondiente a voltear un giro, pero esta simetría puede "fraccionarse" y puede obtener una excitación local efectiva con una "carga fraccionaria" (realmente giro) de$(1/2) \hbar$.

Nota técnica: Pretendí que las partículas se "desconfinan" cuando su función de energía potencial atractiva$V(r)$desaparece Esto no es del todo cierto: la definición real de confinamiento es que la energía potencial atractiva$V(r)$está acotado por arriba, incluso como$r \to \infty$. Las partículas desconfinadas aún pueden atraerse entre sí, pero una cantidad finita de energía debe poder darles una "velocidad de escape" que pueda llevarlas a una separación.$r = \infty$. Por ejemplo, un potencial de atracción similar a Coulomb no está confinado, pero un potencial similar a un oscilador armónico sí lo está: se necesita más y más energía para separar los espinones cada vez más (como si estuvieran conectados por una cuerda con una tensión de cuerda finita), por lo que separarlos a una distancia macroscópica requeriría una gran cantidad de energía.