論文の概要: Observation of topological Euler insulators with a trapped-ion quantum
simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.09234v1
- Date: Sun, 23 Jan 2022 11:54:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-28 02:38:13.713892
- Title: Observation of topological Euler insulators with a trapped-ion quantum
simulator
- Title（参考訳）: トラップイオン量子シミュレータによるトポロジカルオイラー絶縁体の観察
- Authors: W.-D. Zhao, Y.-B. Yang, Y. Jiang, Z.-C. Mao, W.-X. Guo, L.-Y. Qiu,
G.-X. Wang, L. Yao, L. He, Z.-C. Zhou, Y. Xu, and L.-M. Duan
- Abstract要約: トラップイオン量子シミュレータを用いてトポロジカルなオイラー絶縁体をシミュレートする3バンドハミルトニアンを実験的に実現した。
量子状態トモグラフィーにより、オイラー類、ウィルソンループ流および絡み合いスペクトルの評価に成功した。
また、最低エネルギー帯のベリー位相を測り、オイラー級によって保護される4つの交差点の存在を説明する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Symmetries play a crucial role in the classification of topological phases of
matter. Although recent studies have established a powerful framework to search
for and classify topological phases based on symmetry indicators, there exists
a large class of fragile topology beyond the description. The Euler class
characterizing the topology of two-dimensional real wave functions is an
archetypal fragile topology underlying some important properties, such as
non-Abelian braiding of crossing nodes and higher-order topology. However, as a
minimum model of fragile topology, the two-dimensional topological Euler
insulator consisting of three bands remains a significant challenge to be
implemented in experiments. Here, we experimentally realize a three-band
Hamiltonian to simulate a topological Euler insulator with a trapped-ion
quantum simulator. Through quantum state tomography, we successfully evaluate
the Euler class, Wilson loop flow and entanglement spectra to show the
topological properties of the Hamiltonian. We also measure the Berry phases of
the lowest energy band, illustrating the existence of four crossing points
protected by the Euler class. The flexibility of the trapped-ion quantum
simulator further allows us to probe dynamical topological features including
skyrmion-antiskyrmion pairs and Hopf links in momentum-time space from quench
dynamics. Our results show the advantage of quantum simulation technologies for
studying exotic topological phases and open a new avenue for investigating
fragile topological phases in experiments.
- Abstract（参考訳）: 対称性は物質の位相相の分類において重要な役割を果たす。
近年の研究では、対称性指標に基づく位相相の探索と分類のための強力な枠組みが確立されているが、記述の向こう側には脆弱なトポロジーが多数存在する。
2次元実波動関数の位相を特徴づけるオイラー類は、横断ノードの非アベリアンブレイディングや高階トポロジーのような重要な性質の根底にあるアルキパル・フラジブルトポロジーである。
しかし、フラジブルトポロジーの最小モデルとして、3つのバンドからなる2次元トポロジカルユーラー絶縁体は、実験で実装する上で重要な課題である。
ここでは、トポロジカルなオイラー絶縁体をトラップイオン量子シミュレータでシミュレートする3バンドハミルトニアンを実験的に実現した。
量子状態トモグラフィーにより、ハミルトニアンの位相特性を示すために、オイラー類、ウィルソンループ流および絡み合いスペクトルの評価に成功した。
また、最小エネルギー帯のベリー相を測定し、オイラー類によって保護される4つの交差点の存在を示す。
捕捉されたイオン量子シミュレータの柔軟性により、クエンチ力学から、スカイミオン対とホップリンクを含む動的トポロジカルな特徴を探索することができる。
本研究では,エキゾチックな位相相を研究するための量子シミュレーション技術の利点を示し,実験における脆弱な位相相を探索するための新しい道を開く。
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