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凝聚态物理 > 材料科学

arXiv:2411.04047 (cond-mat)
[提交于 2024年11月6日 ]

标题: 从粒子-空穴约化密度矩阵出发的激子凝聚分子视角

标题: A Molecular Perspective of Exciton Condensation from Particle-hole Reduced Density Matrices

Authors:Lillian I. Payne Torres, Anna O. Schouten, LeeAnn M. Sager-Smith, David A. Mazziotti
摘要: 准玻色子粒子-空穴对的类玻色-爱因斯坦凝聚,即激子凝聚,一直是理论和实验研究的重要课题,并有望用于超低能耗技术。 双层系统(如过渡金属二硫属化物异质结构)的最新进展使我们更接近无需高磁场的激子凝聚实验实现。 在本文中,我们探讨了理解与实现激子凝聚的进展,特别关注激子凝聚的特征理论标志:粒子-空穴约化密度矩阵中的特征值大于一,这表明非对角长程序。 这一指标通过提供一个统一的框架,弥合理论预测与实验实现之间的差距,将激子凝聚与相关现象(如玻色-爱因斯坦凝聚和超导性)联系起来。 此外,我们的分子方法将激子凝聚与更广泛的激子现象相结合,包括与激子相关的纠缠和关联,为量子材料和能量传输等领域带来了潜在的进步。 我们讨论了最近的实验和理论工作之间的联系,并强调了从分子视角研究激子凝聚可能带来的发现。
摘要: Exciton condensation, the Bose-Einstein-like condensation of quasibosonic particle-hole pairs, has been the subject of much theoretical and experimental interest and holds promise for ultra-energy-efficient technologies. Recent advances in bilayer systems, such as transition metal dichalcogenide heterostructures, have brought us closer to the experimental realization of exciton condensation without the need for high magnetic fields. In this perspective, we explore progress towards understanding and realizing exciton condensation, with a particular focus on the characteristic theoretical signature of exciton condensation: an eigenvalue greater than one in the particle-hole reduced density matrix, which signifies off-diagonal long-range order. This metric bridges the gap between theoretical predictions and experimental realizations by providing a unifying framework that connects exciton condensation to related phenomena, such as Bose-Einstein condensation and superconductivity. Furthermore, our molecular approach integrates exciton condensation with broader excitonic phenomena, including exciton-related entanglement and correlation, unlocking potential advancements in fields like quantum materials and energy transport. We discuss connections between recent experimental and theoretical work and highlight the discoveries that may arise from approaching exciton condensation from a molecular perspective.
主题: 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci) ; 化学物理 (physics.chem-ph)
引用方式: arXiv:2411.04047 [cond-mat.mtrl-sci]
  (或者 arXiv:2411.04047v1 [cond-mat.mtrl-sci] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2411.04047
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: David Mazziotti [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2024 年 11 月 6 日 16:54:30 UTC (10,071 KB)
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