論文の概要: Quantum simulation of antiferromagnetic Heisenberg chain with
gate-defined quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.08238v2
- Date: Wed, 17 Nov 2021 08:22:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-08 02:29:24.810034
- Title: Quantum simulation of antiferromagnetic Heisenberg chain with
gate-defined quantum dots
- Title(参考訳): ゲート定義量子ドットを用いた反強磁性ハイゼンベルク鎖の量子シミュレーション
- Authors: C. J. van Diepen, T.-K. Hsiao, U. Mukhopadhyay, C. Reichl, W.
Wegscheider, and L. M. K. Vandersypen
- Abstract要約: 磁気相はフェルミ・ハッバード模型のモット絶縁体系に自然に生じる。
線形量子ドットアレイを用いたモット絶縁体系における磁性の量子シミュレーションを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum-mechanical correlations of interacting fermions result in the
emergence of exotic phases. Magnetic phases naturally arise in the
Mott-insulator regime of the Fermi-Hubbard model, where charges are localized
and the spin degree of freedom remains. In this regime, the occurrence of
phenomena such as resonating valence bonds, frustrated magnetism, and spin
liquids is predicted. Quantum systems with engineered Hamiltonians can be used
as simulators of such spin physics to provide insights beyond the capabilities
of analytical methods and classical computers. To be useful, methods for the
preparation of intricate many-body spin states and access to relevant
observables are required. Here, we show the quantum simulation of magnetism in
the Mott-insulator regime with a linear quantum-dot array. We characterize the
energy spectrum for a Heisenberg spin chain, from which we can identify when
the conditions for homogeneous exchange couplings are met. Next, we study the
multispin coherence with global exchange oscillations in both the singlet and
triplet subspace of the Heisenberg Hamiltonian. Last, we adiabatically prepare
the low-energy global singlet of the homogeneous spin chain and probe it with
two-spin singlettriplet measurements on each nearest-neighbor pair and the
correlations therein. The methods and control presented here open new
opportunities for the simulation of quantum magnetism benefiting from the
flexibility in tuning and layout of gate-defined quantum-dot arrays.
- Abstract(参考訳): 相互作用するフェルミオンの量子力学的相関はエキゾチック相の出現をもたらす。
磁気相は、電荷が局在しスピン自由度が残るフェルミ・ハッバードモデルのモット絶縁体系に自然に生じる。
この方法では、原子価結合の共鳴、フラストレーション磁性、スピン液体などの現象の発生が予測される。
工学的なハミルトニアンを持つ量子系は、そのようなスピン物理学のシミュレータとして利用でき、解析的手法や古典的コンピュータの能力を超えた洞察を与えることができる。
有用には、複雑な多体スピン状態の調製方法と関連する観測器へのアクセスが必要である。
ここでは、線形量子ドットアレイを用いたモット絶縁体系における磁性の量子シミュレーションを示す。
ハイゼンベルクスピンチェーンのエネルギースペクトルを特徴付け、同相交換結合の条件が満たされた時に識別することができる。
次に、ハイゼンベルクハミルトニアンの一重項および三重項部分空間における大域交換振動と多スピンコヒーレンスについて研究する。
最後に、均質スピンチェーンの低エネルギー大域一重項を作成し、各近接-近距離対の2スピン一重項測定と相関関係をプローブする。
ここで提示された手法と制御は、ゲート定義量子ドットアレイのチューニングとレイアウトの柔軟性から得られる量子磁性のシミュレーションの新しい機会を開く。
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