論文の概要: Observation of Bloch Oscillations and Wannier-Stark Localization on a Superconducting Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.08853v2
• Date: Mon, 22 Mar 2021 12:54:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-09 05:08:53.819813
• Title: Observation of Bloch Oscillations and Wannier-Stark Localization on a Superconducting Processor
• Title（参考訳）: 超伝導プロセッサ上でのブロッホ振動とワニエスターク局在の観測
• Authors: Xue-Yi Guo, Zi-Yong Ge, Hekang Li, Zhan Wang, Yu-Ran Zhang, Peangtao Song, Zhongcheng Xiang, Xiaohui Song, Yirong Jin, Kai Xu, Dongning Zheng, Heng Fan
• Abstract要約: ブロッホ発振(BO)とワニエ・スターク局在(WSL)は凝縮物質物理学における金属絶縁体転移の基本概念である。 5ビットプログラマブル超伝導プロセッサを模擬したBOとWSLの実験的検討を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.413924121049094
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The Bloch oscillation (BO) and Wannier-Stark localization (WSL) are fundamental concepts about metal-insulator transitions in condensed matter physics. These phenomena have also been observed in semiconductor superlattices and simulated in platforms such as photonic waveguide arrays and cold atoms. Here, we report experimental investigation of BOs and WSL simulated with a 5-qubit programmable superconducting processor, of which the effective Hamiltonian is an isotropic $XY$ spin chain. When applying a linear potential to the system by properly tuning all individual qubits, we observe that the propagation of a single spin on the chain is suppressed. It tends to oscillate near the neighborhood of their initial positions, which demonstrates the characteristics of BOs and WSL. We verify that the WSL length is inversely correlated to the potential gradient. Benefiting from the precise single-shot simultaneous readout of all qubits in our experiments, we can also investigate the thermal transport, which requires the joint measurement of more than one qubits. The experimental results show that, as an essential characteristic for BOs and WSL, the thermal transport is also blocked under a linear potential. Our experiment would be scalable to more superconducting qubits for simulating various of out-of-equilibrium problems in quantum many-body systems.
• Abstract（参考訳）: ブロッホ振動(BO)とワニエ・スターク局在化(WSL)は凝縮物質物理学における金属絶縁体転移の基本概念である。 これらの現象は半導体超格子でも観測され、フォトニック導波路アレイやコールド原子などのプラットフォームでシミュレーションされている。 本稿では, 実効ハミルトニアンが等方性$XY$スピンチェーンである5ビットプログラマブル超伝導プロセッサを模擬したBOとWSLの実験的検討を行った。 すべての個々の量子ビットを適切に調整して線形ポテンシャルをシステムに適用すると、チェーン上の単一スピンの伝播が抑制されるのが観察される。 初期の位置の近傍で振動する傾向があり、bosとwslの特徴を示している。 WSL長がポテンシャル勾配と逆相関していることを検証する。 実験で得られた全量子ビットの正確な単発同時読み出しにより、複数の量子ビットのジョイント測定を必要とする熱輸送についても調べることができる。 実験の結果, BOsおよびWSLに必須な特性として, 熱輸送も線形ポテンシャル下でブロックされることがわかった。 我々の実験は、量子多体系における様々な非平衡問題をシミュレートするために、より超伝導量子ビットにスケーラブルである。

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