論文の概要: Observation of Supersymmetry and its Spontaneous Breaking in a Trapped Ion Quantum Simulator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.14860v1
• Date: Mon, 30 May 2022 05:31:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 06:48:56.867160
• Title: Observation of Supersymmetry and its Spontaneous Breaking in a Trapped Ion Quantum Simulator
• Title（参考訳）: トラップ型イオン量子シミュレータにおける超対称性の観察とその自発的破壊
• Authors: M.-L. Cai, Y.-K. Wu, Q.-X. Mei, W.-D. Zhao, Y. Jiang, L. Yao, L. He, Z.-C. Zhou, and L.-M. Duan
• Abstract要約: 超対称性量子力学(SUSY QM)モデルは、トラップされたイオン量子シミュレータに還元される。 本モデルでは,SUSYによるエネルギーデジェネシーと自発性SUSY破壊を実証する。 我々の研究は、閉じ込められたイオン量子シミュレータを、単一よく制御されたシステムで多目的物理学を研究するための、経済的だが強力なプラットフォームとして実証している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Supersymmetry (SUSY) helps solve the hierarchy problem in high-energy physics and provides a natural groundwork for unifying gravity with other fundamental interactions. While being one of the most promising frameworks for theories beyond the Standard Model, its direct experimental evidence in nature still remains to be discovered. Here we report experimental realization of a supersymmetric quantum mechanics (SUSY QM) model, a reduction of the SUSY quantum field theory for studying its fundamental properties, using a trapped ion quantum simulator. We demonstrate the energy degeneracy caused by SUSY in this model and the spontaneous SUSY breaking. By a partial quantum state tomography of the spin-phonon coupled system, we explicitly measure the supercharge of the degenerate ground states, which are superpositions of the bosonic and the fermionic states. Our work demonstrates the trapped-ion quantum simulator as an economic yet powerful platform to study versatile physics in a single well-controlled system.
• Abstract（参考訳）: 超対称性(SUSY)は高エネルギー物理学における階層問題の解決に役立ち、重力を他の基本的な相互作用と統一するための自然な基礎を提供する。 標準模型を超えた理論の最も有望な枠組みの1つであるが、その直接の実験的な証拠はいまだ発見されていない。 本稿では,超対称性量子力学(SUSY QM)モデルの実験的実現について述べる。 本モデルでは,SUSYによるエネルギーデジェネシーと自発性SUSY破壊を実証する。 スピンフォノン結合系の部分量子状態トモグラフィーにより、ボゾン状態とフェルミオン状態の重畳である縮退した基底状態の超電荷を明示的に測定する。 我々の研究は、単一のよく制御されたシステムで多用途な物理学を研究するための経済的かつ強力なプラットフォームとして、閉じ込められたイオン量子シミュレータを実証している。

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