标题： 电荷-4e超导体：马约拉纳量子蒙特卡罗研究 显示英文标题

标题： Charge-4e superconductors: a Majorana quantum Monte Carlo study

摘要： 许多电荷为4e的超导体的特性仍然未知，因为甚至描述它们的“平均场哈密顿量”也是一个相互作用模型。 在这里，我们引入一个相互作用模型来描述深处于超conducting相中的电荷为4e的超导体（SC），并使用量子蒙特卡罗（QMC）模拟来探索其特性。 QMC没有符号问题，但仅当采用马约拉纳表示时才成立。 作为化学势的函数，我们观察到两种 sharply-distinct 的行为：一种是“强”四聚体相，在这种相中电荷为4e的四聚体紧密结合（像分子一样），以至于即使在温度$T \to 0$极限下电荷为2e的配对也不会发生，另一种是“弱”四聚体相，在这种相中会在较低的临界温度下进一步过渡到电荷为2e的超导相。 在假设的Z4自旋液体中，具有伪费米面时会出现类似的问题，并且在表征具有“奇频率配对”（或等效地具有“复合序参量”）的电荷为2e的超导体以及金属自旋向列态时也会出现类似的问题。 在某些情况下，我们也确定了一个稳定的T=0电荷为4e的超导相，其中存在无能隙的节点准粒子。 我们进一步讨论了我们的结果与1/8掺杂的LBCO中各种实验观测的相关性。 显示英文摘要

摘要： Many features of charge-4e superconductors remain unknown because even the "mean-field Hamiltonian" describing them is an interacting model. Here we introduce an interacting model to describe a charge-4e superconductor (SC) deep in the superconducting phase, and explore its properties using quantum Monte Carlo (QMC) simulations. The QMC is sign-problem-free, but only when a Majorana representation is employed. As a function of the chemical potential we observe two sharply-distinct behaviors: a "strong" quarteting phase in which charge-4e quartets are tightly bound (like molecules) so that charge-2e pairing does not occur even in the temperature $T \to 0$ limit, and a "weak" quarteting phase in which a further transition to a charge-2e superconducting phase occurs at a lower critical temperature. Analogous issues arise in a putative Z4 spin-liquid with a pseudo-Fermi surface and in characterizing charge-2e SCs with "odd frequency pairing" (or equivalently with a "composite order parameter") and metallic spin-nematics. Under certain circumstances, we also identified a stable T=0 charge-4e SC phase with gapless nodal quasiparticles. We further discuss possible relevance of our results to various experimental observations in 1/8-doped LBCO.