Prochaine génération du magnétisme frustré – NGFM

La frustration magnétique a ouvert une fenêtre où l'intrication quantique peut être étudiée et manipulée sans être cachée par l'ordre magnétique. Son influence s'est répandue à travers la matière condensée dans les multiferroïques, skyrmions, réseaux artificiels ... et a amené à basse énergie la physique remarquable des hautes-énergies de champs de jauges émergents, fermions de Majorana, fractons ... Cependant, la vaste majorité des modèles frustrés se concentre sur quelques géométries seulement.

Notre but est d'ouvrir une nouvelle frontière en magnétisme frustré en étudiant une nouvelle géométrie, le réseau pyrochlore centré (CPy) qui est encore plus versatile que les réseaux kagome et pyrochlore. Dans un 1er article (2022), nous avons montré comment le réaliser dans les réseaux métallo-organiques avec des spins classiques. Ayant établi un fort liquide de spin, nous allons explorer au-delà du modèle standard classique selon deux axes complémentaires :

(A) Le CPy offre une plateforme pour aller d'un liquide de spin U(1) à Z2, dont nous allons calculer la fonction spectrale à l'aide de simulations Monte Carlo quantique. Nous étudierons également sa partie transverse antiferromagnétique, difficile d'accès, à l'aide de Monte Carlo diagrammatique et de machine learning (L. Pollet).

(B) Bien que l'électromagnétisme apparaisse naturellement comme description à basse énergie de certains systèmes frustrés, des champs de jauges plus complexes restent rares. Ce qui est dommage car leurs quasi-particules sont prometteuses pour le transport et stockage d'informations. L. Jaubert est expert dans l'étude systématique des Hamiltoniens frustrés génériques, que nous appliquerons au réseau CPy afin de trouver et designer des champs de jauges non-conventionnels, utilisant des théories des champs continues et simulations Monte Carlo.