論文の概要: Long-range electron-electron interactions in quantum dot systems and
applications in quantum chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.06756v1
- Date: Mon, 14 Feb 2022 14:25:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-25 21:07:13.980646
- Title: Long-range electron-electron interactions in quantum dot systems and
applications in quantum chemistry
- Title（参考訳）: 量子ドット系における長距離電子-電子相互作用と量子化学への応用
- Authors: Johannes Kn\"orzer, Cornelis J. van Diepen, Tzu-Kan Hsiao, G\'eza
Giedke, Uditendu Mukhopadhyay, Christian Reichl, Werner Wegscheider, J.
Ignacio Cirac, Lieven M. K. Vandersypen
- Abstract要約: 長距離相互作用は、量子物理学と化学のいくつかの現象において重要な役割を果たしている。
ゲート定義半導体量子ドットの配列における長距離電子-電子相互作用の実験的評価を行った。
これらの知見に基づき, 量子ドットアレイにおける長距離相互作用が, 人工量子物質のアナログシミュレーションにどのように利用されるかを検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.487576911714538
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Long-range interactions play a key role in several phenomena of quantum
physics and chemistry. To study these phenomena, analog quantum simulators
provide an appealing alternative to classical numerical methods. Gate-defined
quantum dots have been established as a platform for quantum simulation, but
for those experiments the effect of long-range interactions between the
electrons did not play a crucial role. Here we present the first detailed
experimental characterization of long-range electron-electron interactions in
an array of gate-defined semiconductor quantum dots. We demonstrate significant
interaction strength among electrons that are separated by up to four sites,
and show that our theoretical prediction of the screening effects matches well
the experimental results. Based on these findings, we investigate how
long-range interactions in quantum-dot arrays may be utilized for analog
simulations of artificial quantum matter. We numerically show that about ten
quantum dots are sufficient to observe binding for a one-dimensional $H_2$-like
molecule. These combined experimental and theoretical results pave the way for
future quantum simulations with quantum dot arrays and benchmarks of numerical
methods in quantum chemistry.
- Abstract（参考訳）: 長距離相互作用は、量子物理学と化学のいくつかの現象において重要な役割を果たす。
これらの現象を研究するために、アナログ量子シミュレータは古典的数値手法の代替として魅力的である。
ゲート定義量子ドットは量子シミュレーションの基盤として確立されてきたが、これらの実験では電子間の長距離相互作用の効果は重要な役割を果たさなかった。
ここでは、ゲート定義半導体量子ドットの配列における長距離電子-電子相互作用の最初の詳細な実験的特徴を示す。
最大4地点で分離した電子間に有意な相互作用強度を示すとともに, スクリーニング効果の理論的予測が実験結果に合致することを示す。
これらの結果に基づき,量子ドットアレイにおける長距離相互作用が人工量子物質のアナログシミュレーションにどのように利用されるか検討した。
約10個の量子ドットが1次元の$H_2$-like分子の結合を観察するのに十分であることを示す。
これらの実験と理論を組み合わせた結果は、将来の量子化学における量子ドットアレイと数値法のベンチマークによる量子シミュレーションの道を開いた。
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