論文の概要: Interaction-induced topological pumping in a solid-state quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04582v1
- Date: Wed, 8 Mar 2023 13:57:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 13:55:10.006342
- Title: Interaction-induced topological pumping in a solid-state quantum system
- Title（参考訳）: 固体量子系における相互作用誘起トポロジカルポンピング
- Authors: Ziyu Tao, Wenhui Huang, Jingjing Niu, Libo Zhang, Yongguan Ke, Xiu Gu,
Ling Lin, Jiawei Qiu, Xuandong Sun, Xiaohan Yang, Jiajian Zhang, Jiawei
Zhang, Shuxiang Zhao, Yuxuan Zhou, Xiaowei Deng, Changkang Hu, Ling Hu, Jian
Li, Yang Liu, Dian Tan, Yuan Xu, Tongxing Yan, Yuanzhen Chen, Chaohong Lee,
Youpeng Zhong, Song Liu, Dapeng Yu
- Abstract要約: 粒子間相互作用は量子多体系のバンド構造を深く変えることができる。
ここでは、36個の超伝導量子ビットの配列からなる固体量子系における相互作用誘起トポロジカルポンピングを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.7657779101508
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As the basis for generating multi-particle quantum correlations,
inter-particle interaction plays a crucial role in collective quantum
phenomena, quantum phase transitions, and quantum information processing. It
can profoundly alter the band structure of quantum many-body systems and give
rise to exotic topological phenomena. Conventional topological pumping, which
has been well demonstrated in driven linear or noninteracting systems, may
break down in the presence of strong interaction. However, the interplay
between band topology and interaction could also induce emergent topological
pumping of interacting particles, but its experimental realization has proven
challenging. Here we demonstrate interaction-induced topological pumping in a
solid-state quantum system comprising an array of 36 superconducting qubits.
With strong interaction inherent in the qubits and site-resolved
controllability of the lattice potential and hopping strength, we realize the
topological Thouless pumping of single and two bounded particles. Beyond these
topological phenomena with linear or noninteracting counterparts, we also
observe topologically resonant tunneling and asymmetric edge-state transport of
interacting particles. Our work creates a paradigm for multi-particle
topological effects, and provides a new pathway to the study of exotic
topological phenomena, many-body quantum transport, and quantum information
transfer.
- Abstract（参考訳）: 多粒子量子相関の生成の基礎として、粒子間相互作用は集合量子現象、量子相転移、量子情報処理において重要な役割を果たす。
量子多体系のバンド構造を深く変えることができ、エキゾチックな位相現象を引き起こす。
従来の位相ポンピングは、駆動線形または非相互作用系でよく示されてきたが、強い相互作用の存在下では崩壊する可能性がある。
しかし、バンドトポロジと相互作用の相互作用は相互作用する粒子の創発的なトポロジカルポンピングを引き起こす可能性があるが、その実験的実現は困難であることが証明された。
ここでは、36個の超伝導量子ビットからなる固体量子系における相互作用誘起トポロジカルポンピングを示す。
量子ビットに固有の強い相互作用と格子ポテンシャルのサイト分解制御性とホッピング強度により, 単一および2つの有界粒子のトポロジカルThouless pumpingを実現する。
線形あるいは非相互作用の位相現象の他に、位相共振トンネルや相互作用粒子の非対称エッジ状態輸送も観測する。
我々の研究は多粒子トポロジカルエフェクトのパラダイムを作り、エキゾチックなトポロジカル現象、多体量子輸送、量子情報伝達の研究の新しい経路を提供する。
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