Что означает «деконфайнментальная квантовая критическая точка»?

Антиферромагнитные спиновые системы могут иметь «спинонные» возбуждения. Концептуально вы можете сделать это, начав с основного состояния VBS, состоящего из синглетов, затем «разбив» один синглет на тензорное произведение двух спинов, а затем «отодвинув» свободные спины друг от друга, переставив синглеты, как показано на Рис. 4(c) из https://www.nature.com/nature/journal/v464/n7286/abs/nature08917.html . Важно то, что спиноны несут спин-1/2, тогда как переворот одного спина сверху вниз (или наоборот) создает «магнонное» возбуждение со спином-1. Вы можете создать один магнон с помощью локальной операции, но спиноны могут быть созданы только парами.

Обычно спиноны притягиваются друг к другу и «заключены» в связанные пары. (По сути, вы никогда не увидите один изолированный спинон при нулевой температуре.) Создав два спинона, они всегда остаются очень близко друг к другу. Связанная пара двух спинонов со спином 1/2 представляет собой возбуждение со спином 0 или со спином 1 (что-то вроде магнона), поэтому она не так интересна, потому что она «топологически тривиальна», потому что вы можете создать ее с помощью локальных операций (например, разрыв одного синглета, как указано выше).

Но если настроить параметры гамильтониана в двумерном антиферромагнетике точно на критическую точку между VBS и антиферромагнитным упорядочением, может произойти нечто очень необычное: притяжение между спинонами может исчезнуть. Таким образом, вы можете оттянуть один из них очень далеко от другого с небольшими затратами энергии, даже при нулевой температуре. Вы даже можете отодвинуть один спинон так далеко от его «близнеца», что сможете полностью игнорировать близнеца и изучать спинон по отдельности. Фундаментальный «заряд» этой спиновой системы из-за непрерывной глобальной спиновой симметрии равен$\hbar$, что соответствует перевороту одного спина, но эта симметрия может «фракционировать», и вы можете получить эффективное локальное возбуждение с «дробным зарядом» (на самом деле спином)$(1/2) \hbar$.

Техническое примечание: я сделал вид, что частицы «деограничены», когда их потенциальная энергия притяжения функционирует.$V(r)$исчезает. Это не совсем так: фактическое определение удержания состоит в том, что потенциальная энергия притяжения$V(r)$ограничена сверху, даже если$r \to \infty$. Частицы без ограничения все еще могут притягиваться друг к другу, но конечное количество энергии должно быть в состоянии придать им «скорость убегания», которая может привести их к разделению.$r = \infty$. Например, потенциал кулоновского притяжения не ограничивает, а потенциал, подобный гармоническому осциллятору: вам нужно все больше и больше энергии, чтобы развести спиноны все дальше и дальше (как если бы они были связаны струной с конечным натяжением струны), поэтому перемещение их на макроскопическое расстояние друг от друга потребует огромного количества энергии.