Title

三角晶格上的自旋超固态——从新奇量子自旋态到极低温磁制冷

Speaker

Prof. Wei Li

Institute of Theoretical Physics, 

CAS 

Time

10：00am, May 9, 2026

Place

Material Science and Research Building B902

李伟，中国科学院理论物理研究所研究员，从事强关联多体计算与量子磁性理论研究。发表学术论文90余篇，其中包括Nature、PRL等国际重要期刊论文。近年来，在有限温度张量网络方法发展及其关联量子系统应用中取得系列进展，成果“三角晶格自旋超固态及其巨磁卡效应”先后入选“2024年中国十大科技进展新闻”和“2024年度中国科学十大进展”。获中科院引才计划、基金委青年人才项目资助；担任中科院—财政部基础研究青年团队负责人、中科院先导专项负责人。任CPL等四刊青年编委、CTP编委。2025年获中国科学院青年科学家奖。

Abstract

自旋超固态同时自发破缺晶格平移对称性和自旋旋转对称性，是一种在接近绝对零度时涌现的新奇量子物态。最近，我们利用自主发展的有限温度张量网络方法[1]，精确确定了钴基量子反铁磁体 Na₂BaCo(PO₄)₂的微观自旋哈密顿量为易轴三角晶格海森堡模型。从理论上澄清了围绕该材料的实验分歧，并指出其中存在人们长期追寻的自旋超固态[2]。通过理论实验密切合作，首次确认了该物态在实际材料中的存在，并观测到了由其强烈自旋涨落导致的磁制冷效应 —— 命名为自旋超固态巨磁卡效应[3]。中子散射实验与自旋动力学计算研究[4]揭示了导致巨磁卡效应的丰富低能激发。此外，利用热态张量网络，我们进一步预言体系的无耗散磁激发可携带超自旋流，并可通过自旋塞贝克效应来产生[5]。除了绝缘体系，我们最近发现自旋超固态亦可存在于金属中，可兼顾极低温和高热导。我们建立了 RKKY-偶极相互作用理论来理解在金属间化合物中的自旋超固态[6]。

参考文献：

1. Q. Li, Y. Gao, Y.-Y. He, Y. Qi, B.-B. Chen, WL, Tangent Space Approach for Thermal Tensor Network Simulations of the 2D Hubbard Model. Phys. Rev. Lett. 130, 226502 (2023).

2. Y. Gao, Y. Fan, H. Li, [...], Y. Wan, WL. Spin supersolidity in nearly ideal easy-axis triangular quantum antiferromagnet Na₂BaCo(PO₄)₂. Npj Quantum Mater. 7, 89 (2022).

3. J. Xiang, C. Zhang, Y. Gao, [...], W. Jin, WL, P. Sun, G. Su, Giant magnetocaloric effect in spin supersolid candidate Na₂BaCo(PO₄)₂, Nature 625, 270 (2024).

4. Y. Gao, C. Zhang, [...], W. Jin, G. Su, and WL, Double magnon-roton excitations in the triangular-lattice spin supersolid, Phys. Rev. B 110, 214408 (2024).

5. Y. Gao, Y. Huang, S. Maekawa, WL, Spin Seebeck Effect of Triangular-lattice Spin Supersolid, Phys. Rev. Lett. 135, 236504 (2025).

6. M. Shu, X. Xu, [...], WL, J. Ma, Z. Qu, Giant Magnetocaloric Effect and Spin Supersolid in a Metallic Dipolar Magnet, Nature 651, 61 (2026).