論文の概要: Everything is a quantum Ising model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.11917v1
• Date: Fri, 27 Jan 2023 18:59:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-30 14:34:22.015522
• Title: Everything is a quantum Ising model
• Title（参考訳）: 全ては量子イジングモデルである
• Authors: Ruben Verresen
• Abstract要約: この研究は、量子ビットの任意の$k$-局所ハミルトニアンが 4-状態 'Ising' モデルから得られることを示している。 大きな横フィールドをチューニングすると、4つの状態のうち2つの状態が投影され、元のqubitモデルが復元され、quditの一般化が実現される。
• 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: This work shows that any $k$-local Hamiltonian of qubits can be obtained from a 4-state 'Ising' model with $k$-local diagonal interactions and a single-site transverse field -- giving a new theoretical and experimental handle on quantum matter. In particular, the classical Ising interactions can be determined by replacing each Pauli operator with a $4 \times 4$ diagonal matrix. Subsequently tuning a large transverse field projects out two of the four states, recovering the original qubit model, with qudit generalizations. This leads to striking correspondences, such as the spin-1/2 XY and Heisenberg models arising from the large-field limit of 3-state and 4-state Potts models, respectively. Similarly, the Kitaev honeycomb model emerges from classical interactions which enforce loop states on the honeycomb lattice. These generalized Ising models also display rich physics for smaller fields, including quantum criticality and topological phases of matter. This work expands what is experimentally achievable by showing how to realize any quantum spin model using only diagonal interactions and a tuneable field -- ingredients found in, e.g., tweezer arrays of Rydberg atoms or polar molecules. More broadly, 4-state spins can also be encoded in the positions of itinerant particles, exemplified by a Bose-Hubbard model realizing the Kitaev honeycomb model -- giving an experimental path to its $\mathbb Z_2$ and non-Abelian topological quantum liquids.
• Abstract（参考訳）: この研究は、量子ビットの任意の$k$-局所ハミルトニアンが、$k$-局所対角相互作用を持つ4状態の「イシング」モデルから得られることを示し、量子物質の新しい理論的および実験的ハンドルを与える。 特に、古典的なイジング相互作用は、各ポーリ作用素を4 \times 4$対角行列に置き換えることで決定することができる。 その後、大きな横方向の場をチューニングして4つの状態のうち2つを投影し、qudit一般化によって元の量子ビットモデルを復元する。 これはスピン-1/2 XY やハイゼンベルクモデルなど、それぞれ3状態ポッツモデルと4状態ポッツモデルの大域極限から生じる顕著な対応をもたらす。 同様に、キタエフハニカムモデルは、ハニカム格子上のループ状態を強制する古典的相互作用から現れる。 これらの一般化されたイジングモデルは、量子臨界性や物質トポロジカル位相を含むより小さな分野のリッチな物理学も示している。 この研究は、対角相互作用とチューナブルフィールド(例えば、リドベルク原子や極性分子のツイーザーアレイ)のみを用いて量子スピンモデルを実現する方法を示すことによって、実験的に達成可能なものを拡張する。 より広義には、4状態スピンは、北エフハニカムモデルを実現するボース・ハッバードモデルによって実証された、反復粒子の位置に符号化することもできる。

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