論文の概要: Experimental Realization of the Rabi-Hubbard Model with Trapped Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.03227v3
• Date: Fri, 29 Apr 2022 08:52:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-12 05:59:49.827302
• Title: Experimental Realization of the Rabi-Hubbard Model with Trapped Ions
• Title（参考訳）: 捕捉イオンを含むラビ・ハバード模型の実験的実現
• Authors: Quanxin Mei, Bowen Li, Yukai Wu, Minglei Cai, Ye Wang, Lin Yao, Zichao Zhou, Luming Duan
• Abstract要約: 最大16ドルのイオンを用いたRabi-Hubbardモデルの実験的実現を報告した。 我々は、その平衡特性と量子力学の制御された研究を示す。 16ドルイオンと16ドルフォノンモードの大型システムでは、ヒルベルト空間の有効寸法は257ドルを超え、古典的なスーパーコンピュータでは力学が難解である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.2123846411070325
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum simulation provides important tools in studying strongly correlated many-body systems with controllable parameters. As a hybrid of two fundamental models in quantum optics and in condensed matter physics, the Rabi-Hubbard model demonstrates rich physics through the competition between local spin-boson interactions and long-range boson hopping. Here we report an experimental realization of the Rabi-Hubbard model using up to $16$ trapped ions and present a controlled study of its equilibrium properties and quantum dynamics. We observe the ground-state quantum phase transition by slowly quenching the coupling strength, and measure the quantum dynamical evolution in various parameter regimes. With the magnetization and the spin-spin correlation as probes, we verify the prediction of the model Hamiltonian by comparing theoretical results in small system sizes with experimental observations. For larger-size systems of $16$ ions and $16$ phonon modes, the effective Hilbert space dimension exceeds $2^{57}$, whose dynamics is intractable for classical supercomputers.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、制御可能なパラメータを持つ強い相関多体系を研究する上で重要なツールを提供する。 量子光学と凝縮物質物理学の2つの基本モデルのハイブリッドとして、Rabi-Hubbardモデルは局所スピン-ボソン相互作用と長距離ボソンホッピングの競合を通じてリッチ物理を実証する。 ここでは、最大16ドルの捕捉イオンを用いたrabi-hubbardモデルの実験的実現と、その平衡特性と量子力学に関する制御研究について述べる。 結合強度を緩やかに緩和することで基底状態の量子相転移を観測し、様々なパラメータ領域における量子力学進化を測定する。 磁化とスピン-スピン相関をプローブとして,小さなシステムサイズにおける理論結果と実験観測との比較によりモデルハミルトンの予測を検証した。 16ドルイオンと16ドルフォノンモードの大型システムでは、ヒルベルト空間の有効次元は2^{57}$を超え、古典的なスーパーコンピュータでは力学が難解である。

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