論文の概要: Quantum dynamical characterization and simulation of topological phases
with high-order band inversion surfaces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.14930v4
- Date: Sat, 15 May 2021 05:29:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-21 17:16:53.780767
- Title: Quantum dynamical characterization and simulation of topological phases
with high-order band inversion surfaces
- Title（参考訳）: 高次バンド反転曲面をもつ位相位相の量子力学特性とシミュレーション
- Authors: Xiang-Long Yu, Wentao Ji, Lin Zhang, Ya Wang, Jiansheng Wu and
Xiong-Jun Liu
- Abstract要約: トポロジカル量子相をどう特徴づけるかは、トポロジカルマターの広い分野における根本的な問題である。
D次元(dD)位相のキャラクタリゼーションは高次BISの低次元位相不変量に還元可能であることを示す。
スピン量子ビットを用いた量子シミュレータを実験的に構築し,各運動量をひとつずつエミュレートして3次元カイラルトポロジカル絶縁体を解析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.900548151067686
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: How to characterize topological quantum phases is a fundamental issue in the
broad field of topological matter. From a dimension reduction approach, we
propose the concept of high-order band inversion surfaces (BISs) which enable
the optimal schemes to characterize equilibrium topological phases by
far-from-equilibrium quantum dynamics, and further report the experimental
simulation. We show that characterization of a d-dimensional (dD) topological
phase can be reduced to lower-dimensional topological invariants in the
high-order BISs, of which the nth-order BIS is a (d-n)D interface in momentum
space. In quenching the system from trivial phase to topological regime, we
unveil a high-order dynamical bulk-surface correspondence that the quantum
dynamics exhibits nontrivial topological pattern in arbitrary nth-order BISs,
which universally corresponds to and so characterizes the equilibrium
topological phase of the post-quench Hamiltonian. This high-order dynamical
bulk-surface correspondence provides new and optimal dynamical schemes with
fundamental advantages to simulate and detect topological states, in which
through the highest-order BISs that are of zero dimension, the detection of
topological phase relies on only minimal measurements. We experimentally build
up a quantum simulator with spin qubits to investigate a 3D chiral topological
insulator through emulating each momentum one by one and measure the high-order
dynamical bulk-surface correspondence, with the advantages of topological
characterization via highest-order BISs being demonstrated.
- Abstract（参考訳）: トポロジカル量子相をどう特徴づけるかは、トポロジカルマターの広い分野における根本的な問題である。
次元還元法により,高次帯域反転面 (BIS) の概念を提唱し, 遠方から平衡量子力学により平衡位相を特徴づける最適スキームを提案し, さらに実験シミュレーションを報告する。
我々は、d-次元(dD)位相の特徴づけを、n階のBISが運動量空間の(d-n)D界面である高階のBISの低次元位相不変量に還元できることを示した。
自明な位相から位相的状態への待ち行列において、量子力学が任意の n 階の BIS において非自明な位相パターンを示すような高階の動的バルク面対応を明らかにする。
この高次動的バルク-表面対応は、位相状態のシミュレートと検出の基本的な利点を持つ、新しい最適な力学スキームを提供する。
スピン量子ビットを用いた量子シミュレータを試作し,各モーメントをひとつずつエミュレートし,高次動的バルク面対応を計測し,高次BISによるトポロジカルキャラクタリゼーションの利点を実証した。
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