論文の概要: Observing frustrated quantum magnetism in two-dimensional ion crystals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.07283v1
- Date: Fri, 15 Apr 2022 01:17:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 21:45:37.281291
- Title: Observing frustrated quantum magnetism in two-dimensional ion crystals
- Title(参考訳): 二次元イオン結晶におけるフラストレーション量子磁性の観察
- Authors: Mu Qiao, Zhengyang Cai, Ye Wang, Botao Du, Naijun Jin, Wentao Chen,
Pengfei Wang, Chunyang Luan, Erfu Gao, Ximo Sun, Haonan Tian, Jingning Zhang,
and Kihwan Kim
- Abstract要約: 2次元(2次元)量子磁性は強い相関多体物理学のパラダイムである。
ここでは、2次元イオン結晶を用いたフラストレーション量子磁性のシミュレーションを報告する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 11.749156711019504
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Two-dimensional (2D) quantum magnetism is a paradigm in strongly correlated
many-body physics. The understanding of 2D quantum magnetism can be expedited
by employing a controllable quantum simulator that faithfully maps 2D-spin
Hamiltonians. The 2D quantum simulators can exhibit exotic phenomena such as
frustrated quantum magnetism and topological order and can be used to show
quantum computational advantages. Many experimental platforms are being
developed, including Rydberg atoms and superconducting annealers. However, with
trapped-ion systems, which showed the most advanced controllability and quantum
coherence, quantum magnetism was explored in one-dimensional chains. Here, we
report simulations of frustrated quantum magnetism with 2D ion crystals. We
create a variety of spin-spin interactions for quantum magnets, including those
that exhibit frustration by driving different vibrational modes and
adiabatically prepare the corresponding ground states. The experimentally
measured ground states are consistent with the theoretical predictions and are
highly degenerate for geometrically frustrated spin models in two dimensions.
Quantum coherence of the ground states is probed by reversing the time
evolution of the B-field to the initial value and then measuring the extent to
which the remaining state coincides with the initial state. Our results open
the door for quantum simulations with 2D ion crystals.
- Abstract(参考訳): 2次元(2次元)量子磁性は強い相関多体物理学のパラダイムである。
2次元量子磁性の理解は、2d-スピンハミルトニアンを忠実に写像する制御可能な量子シミュレータを用いることで容易にできる。
2次元量子シミュレータはフラストレーション量子磁性やトポロジカル秩序のようなエキゾチックな現象を示し、量子計算の利点を示すのに使うことができる。
ライドバーグ原子や超伝導アニールを含む多くの実験プラットフォームが開発されている。
しかし、最も高度な制御性と量子コヒーレンスを示す閉じ込められたイオン系では、量子磁性は1次元鎖で研究された。
ここでは、2次元イオン結晶を用いたフラストレーション量子磁性のシミュレーションを報告する。
我々は、異なる振動モードを駆動することでフラストレーションを呈し、対応する基底状態を生成するものを含む、量子磁石のスピンスピン相互作用を多種多様に生成する。
実験的に測定された基底状態は理論的な予測と一致しており、2次元の幾何学的にフラストレーションされたスピンモデルに対して非常に縮退している。
基底状態の量子コヒーレンスは、Bフィールドの時間的進化を初期値に逆転させ、残りの状態が初期状態と一致する範囲を測定することによって探索される。
結果は2次元イオン結晶を用いた量子シミュレーションの扉を開く。
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