論文の概要: Floquet Engineering Ultracold Polar Molecules to Simulate Topological
Insulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.10504v1
- Date: Fri, 21 May 2021 18:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-30 05:04:45.339854
- Title: Floquet Engineering Ultracold Polar Molecules to Simulate Topological
Insulators
- Title（参考訳）: トポロジカル絶縁体シミュレーションのためのフロケット工学的極性分子
- Authors: Thomas Schuster, Felix Flicker, Ming Li, Svetlana Kotochigova, Joel E.
Moore, Jun Ye, Norman Y. Yao
- Abstract要約: 格子トラップ型超低温極性分子を用いたトポロジカル絶縁体の量子シミュレーションのための短期的実験的青写真を提供する。
従来の方法で存在する物質の3次元トポロジカルな状態を表すホップ絶縁体(Hopf insulator)に注目した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.6888061544906545
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a quantitative, near-term experimental blueprint for the quantum
simulation of topological insulators using lattice-trapped ultracold polar
molecules. In particular, we focus on the so-called Hopf insulator, which
represents a three-dimensional topological state of matter existing outside the
conventional tenfold way and crystalline-symmetry-based classifications of
topological insulators. Its topology is protected by a \emph{linking number}
invariant, which necessitates long-range spin-orbit coupled hoppings for its
realization. While these ingredients have so far precluded its realization in
solid state systems and other quantum simulation architectures, in a companion
manuscript [1901.08597] we predict that Hopf insulators can in fact arise
naturally in dipolar interacting systems. Here, we investigate a specific such
architecture in lattices of polar molecules, where the effective `spin' is
formed from sublattice degrees of freedom. We introduce two techniques that
allow one to optimize dipolar Hopf insulators with large band gaps, and which
should also be readily applicable to the simulation of other exotic
bandstructures. First, we describe the use of Floquet engineering to control
the range and functional form of dipolar hoppings and second, we demonstrate
that molecular AC polarizabilities (under circularly polarized light) can be
used to precisely tune the resonance condition between different rotational
states. To verify that this latter technique is amenable to current generation
experiments, we calculate from first principles the AC polarizability for
$\sigma^+$ light for ${}^{40}$K$^{87}$Rb. Finally, we show that experiments are
capable of detecting the unconventional topology of the Hopf insulator by
varying the termination of the lattice at its edges, which gives rise to three
distinct classes of edge mode spectra.
- Abstract（参考訳）: 格子結合型極性分子を用いた位相絶縁体の量子シミュレーションのための定量的・短期実験青写真を提案する。
特に,従来の10倍法外に存在する物質の3次元トポロジカル状態を表すホップ絶縁体と,トポロジカル絶縁体の結晶対称性に基づく分類に着目した。
その位相は、その実現のために長距離スピン軌道結合ホッピングを必要とする \emph{linking number} 不変量によって保護される。
これらの成分は、固体系やその他の量子シミュレーションアーキテクチャにおける実現をこれまで妨げてきたが、共用原稿[1901.08597]では、ホップ絶縁体が実際に双極子相互作用系で自然に発生すると予測している。
そこで本研究では,極性分子の格子における特定の構造について検討する。
本研究では,帯域ギャップが大きい双極性ホップ絶縁体の最適化と,他のエキゾチックなバンド構造のシミュレーションにも容易に適用できる2つの手法を提案する。
まず,二極性ホッピングの範囲と機能を制御するためにフロッケ工学を用いることについて述べ,次に分子交流偏光度(円偏光下で)を用いて異なる回転状態間の共鳴条件を正確に調整できることを実証する。
この後者の手法が現在の世代実験に有効であることを示すため、最初の原理から${}^{40}$K$^{87}$Rbに対する$\sigma^+$光の交流偏光性を計算する。
最後に, 実験により格子の端面の終端を変化させることで, ホップ絶縁体の非定常トポロジーを検出することができ, エッジモードスペクトルの3つの異なるクラスが生じることを示す。
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