量子磁学的一个重要研究方向是量子磁性材料中的量子相及其集体激发模式，这种集体激发通常可以通过序参量场的相位涨落(Nambu-Goldstone模式)和振幅涨落(希格斯模式)来识别。在低维磁性材料中，希格斯模式很容易衰减为Nambu-Goldstone模式，所以很难被观测。但最近的一个非弹性中子散射实验在C₉H₁₈N₂CuBr₄材料观测到稳定的希格斯模式，但该稳定希格斯模式存在的物理机制并不清楚(T. Hong, et al. Nat. Phys. 13, 638 (2017))。

针对这一问题，结合C₉H₁₈N₂CuBr₄的材料结构，构建了一个耦合阶梯中各向异性自旋-1/2海森堡模型，通过大规模量子蒙特卡罗数值计算研究其自旋动力学特性，证实在该模型的大多数参数区域内，希格斯模式散射能量是低于多磁子散射能量的，从而可以直接在自旋激发光谱中观测到。在C₉H₁₈N₂CuBr₄材料中，该研究的理论结果与非弹性中子散射实验结果吻合的很好。该研究为寻找低维量子磁性材料中的希格斯模式指明了研究方向，相关工作发表在Phys. Rev. Lett. 122, 127201 (2019)。

图：反铁磁材料C₉H₁₈N₂CuBr₄的结构及建模分析