論文の概要: Quantum Phases of Matter on a 256-Atom Programmable Quantum Simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.12281v1
- Date: Tue, 22 Dec 2020 19:00:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-19 21:57:40.515810
- Title: Quantum Phases of Matter on a 256-Atom Programmable Quantum Simulator
- Title（参考訳）: 256原子プログラマブル量子シミュレータにおける物質の量子位相
- Authors: Sepehr Ebadi, Tout T. Wang, Harry Levine, Alexander Keesling, Giulia
Semeghini, Ahmed Omran, Dolev Bluvstein, Rhine Samajdar, Hannes Pichler, Wen
Wei Ho, Soonwon Choi, Subir Sachdev, Markus Greiner, Vladan Vuletic, Mikhail
D. Lukin
- Abstract要約: 決定論的に作成された中性原子の2次元配列に基づくプログラマブル量子シミュレータを実証する。
我々は高忠実度反強磁性状態の生成と特徴付けによりシステムをベンチマークする。
次に、相互作用とコヒーレントレーザー励起の間の相互作用から生じるいくつかの新しい量子相を作成し、研究する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.74498230885008
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Motivated by far-reaching applications ranging from quantum simulations of
complex processes in physics and chemistry to quantum information processing, a
broad effort is currently underway to build large-scale programmable quantum
systems. Such systems provide unique insights into strongly correlated quantum
matter, while at the same time enabling new methods for computation and
metrology. Here, we demonstrate a programmable quantum simulator based on
deterministically prepared two-dimensional arrays of neutral atoms, featuring
strong interactions controlled via coherent atomic excitation into Rydberg
states. Using this approach, we realize a quantum spin model with tunable
interactions for system sizes ranging from 64 to 256 qubits. We benchmark the
system by creating and characterizing high-fidelity antiferromagnetically
ordered states, and demonstrate the universal properties of an Ising quantum
phase transition in (2+1) dimensions. We then create and study several new
quantum phases that arise from the interplay between interactions and coherent
laser excitation, experimentally map the phase diagram, and investigate the
role of quantum fluctuations. Offering a new lens into the study of complex
quantum matter, these observations pave the way for investigations of exotic
quantum phases, non-equilibrium entanglement dynamics, and hardware-efficient
realization of quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 物理学や化学の複雑なプロセスの量子シミュレーションから量子情報処理まで、広範囲にわたる応用により、現在、大規模なプログラマブル量子システムの構築が進められている。
このようなシステムは、強い相関の量子物質に関するユニークな洞察を提供すると同時に、計算と気象学の新しい方法を可能にする。
本稿では,中性原子の2次元配列を決定論的に構築し,コヒーレント原子励起によりリドバーグ状態へ制御される強い相互作用を特徴とするプログラム可能な量子シミュレータを示す。
このアプローチを用いて,64から256量子ビットのシステムサイズに対する波長可変相互作用を持つ量子スピンモデルを実現する。
2+1)次元のイジング量子相転移の普遍的性質を実証し,高忠実性反強磁性状態の生成と特徴付けにより,システムをベンチマークする。
次に、相互作用とコヒーレントレーザー励起の相互作用から生じるいくつかの新しい量子位相を作成し、研究し、位相図を実験的にマッピングし、量子揺らぎの役割を研究する。
複雑な量子物質の研究に新しいレンズを提供することで、これらの観測は、異方性量子相、非平衡エンタングルメントダイナミクス、および量子アルゴリズムのハードウェア効率の良い実現の道を開く。
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