관측된 스핀‑전하 상관의 새로운 스케일링, 의사갭 개시에서

초록

양자 가스 현미경을 이용한 2차원 페르미‑허버드 시뮬레이터에서 다양한 도핑과 온도 범위를 탐색하였다. 다중점 스핀‑전하 상관함수를 다섯 차수까지 측정한 결과, 의사갭이 형성되는 온도 구간에서 스핀 및 스핀‑전하 상관이 도핑에 따라 정의되는 온도 스케일 Θ(δ)로 보편적인 지수적 스케일링을 보인다. 이 스케일은 수치 시뮬레이션(dQMC, METTS)에서 얻은 의사갭 온도 T*와 일치함을 확인하였다.

상세 분석

본 연구는 2차원 페르미‑허버드 모델(FHM)을 구현한 초저온 6Li 원자 시스템을 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 만든 평탄한 격자에 적재하고, 양자 가스 현미경을 통해 스핀 및 전하를 사이트별로 해상도 있게 측정한다. 실험 파라미터는 t/h≈300 Hz, U/t≈6.5로 설정했으며, 온도는 격자에 머무는 시간을 조절해 T/t≈0.2–1 범위로 조절하였다. 약 3.6 × 10⁴개의 스냅샷을 수집하고, 도핑 δ(−30 % ≤ δ ≤ 30 %)와 인접 이웃 스핀 상관 C_ss^(2)(|d|=1)을 이용해 온도를 역학적으로 추정하였다.

스핀 구조인자 S(q)의 피크 S_AF​M=S(q_AF​M) 를 도핑과 온도의 함수로 분석한 결과, S_AF​M는
S_AF​M(δ,T)≈exp