論文の概要: Quantum simulations of interacting systems with broken time-reversal
symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.11178v1
- Date: Mon, 23 May 2022 10:29:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-12 00:51:53.902373
- Title: Quantum simulations of interacting systems with broken time-reversal
symmetry
- Title（参考訳）: 時間反転対称性の破れた相互作用系の量子シミュレーション
- Authors: Yotam Shapira, Tom Manovitz, Nitzan Akerman, Ady Stern and Roee Ozeri
- Abstract要約: 量子プロセッサにおいて、相互作用する時間反転量子系の量子シミュレーションを実現する。
本研究の結果は, 多様な特徴を持つ時間反転多体系のシミュレーションへの道を開くものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Many-body systems of quantum interacting particles in which time-reversal
symmetry is broken give rise to a variety of rich collective behaviors, and are
therefore a major target of research in modern physics. Quantum simulators can
potentially be used to explore and understand such systems, which are often
beyond the computational reach of classical simulation. Of these, platforms
with universal quantum control can experimentally access a wide range of
physical properties. However, simultaneously achieving strong programmable
interactions, strong time-reversal symmetry breaking, and high fidelity quantum
control in a scalable manner is challenging. Here we realized quantum
simulations of interacting, time-reversal broken quantum systems in a universal
trapped-ion quantum processor. Using a scalable scheme that was recently
proposed we implemented time-reversal breaking synthetic gauge fields, shown
for the first time in a trapped ion chain, along with unique coupling
geometries, potentially extendable to simulation of multi dimensional systems.
Our high fidelity single-site resolution in control and measurement, along with
highly programmable interactions, allow us to perform full state tomography of
a ground state showcasing persistent current, and to observe dynamics of a
time-reversal broken system with nontrivial interactions. Our results open a
path towards simulation of time-reversal broken many-body systems with a wide
range of features and coupling geometries.
- Abstract（参考訳）: 時間反転対称性が破れた量子相互作用粒子の多体系は、様々なリッチな集団行動を引き起こし、そのため現代の物理学における研究の主要なターゲットとなっている。
量子シミュレータは、古典的シミュレーションの計算限界を超えている場合が多い、そのようなシステムの探索と理解に使用できる可能性がある。
これらのうち、普遍的な量子制御を持つプラットフォームは、実験的に幅広い物理特性にアクセスできる。
しかし、強いプログラマブルな相互作用、強い時間反転対称性の破れ、高忠実性量子制御を同時にスケーラブルに達成することは困難である。
そこで我々は, 相互作用する時間反転型量子系の量子シミュレーションを, 量子プロセッサで実現した。
最近提案されたスケーラブルなスキームを用いて、捕捉されたイオン鎖に初めて示される時間反転型合成ゲージ場と、多次元系のシミュレーションに拡張可能なユニークな結合ジオメトリを実装した。
制御と測定における忠実度の高いシングルサイト分解能と高度にプログラマブルな相互作用により、定常電流を示す基底状態のフルステートトモグラフィーを行い、非自明な相互作用を持つ時間反転破壊システムのダイナミクスを観測できる。
本研究は,様々な特徴と結合ジオメトリを有する時間反転型多体系のシミュレーションへの道を開く。
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