論文の概要: Realizing the entanglement Hamiltonian of a topological quantum Hall
system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06251v1
- Date: Wed, 12 Jul 2023 15:40:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-13 12:32:54.211280
- Title: Realizing the entanglement Hamiltonian of a topological quantum Hall
system
- Title（参考訳）: 位相量子ホール系の絡み合いハミルトニアンの実現
- Authors: Quentin Redon, Qi Liu, Jean-Baptiste Bouhiron, Nehal Mittal,
Aur\'elien Fabre, Raphael Lopes, Sylvain Nascimbene
- Abstract要約: ホール絶縁体のような位相量子多体系は、それらの構成体間の絡み合いに符号化された隠された順序によって特徴づけられる。
エンタングルメントエントロピー(Entanglement Entropy)は、トポロジ的順序の最初の符号として提案されている。
我々は、ジスプロシウム原子の電子スピンに符号化された合成次元を用いて、空間的に変形したホールシステムを実装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.092164351939825
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Topological quantum many-body systems, such as Hall insulators, are
characterized by a hidden order encoded in the entanglement between their
constituents. Entanglement entropy, an experimentally accessible single number
that globally quantifies entanglement, has been proposed as a first signature
of topological order. Conversely, the full description of entanglement relies
on the entanglement Hamiltonian, a more complex object originally introduced to
formulate quantum entanglement in curved spacetime. As conjectured by Li and
Haldane, the entanglement Hamiltonian of a many-body system appears to be
directly linked to its boundary properties, making it particularly useful for
characterizing topological systems. While the entanglement spectrum is commonly
used to identify complex phases arising in numerical simulations, its
measurement remains an outstanding challenge. Here, we perform a variational
approach to realize experimentally, as a genuine Hamiltonian, the entanglement
Hamiltonian of a synthetic quantum Hall system. We use a synthetic dimension,
encoded in the electronic spin of dysprosium atoms, to implement spatially
deformed Hall systems, as suggested by the Bisognano-Wichmann prediction. The
spectrum of the optimal variational Hamiltonian exhibits a chiral dispersion
akin to a topological edge mode, revealing the fundamental link between
entanglement and boundary physics. Our variational procedure can be easily
generalized to interacting many-body systems on various platforms, marking an
important step towards the exploration of exotic quantum systems with
long-range correlations, such as fractional Hall states, chiral spin liquids
and critical systems.
- Abstract（参考訳）: ホール絶縁体のような位相量子多体系は、それらの成分間の絡み合いに符号化された隠れ秩序によって特徴づけられる。
絡み合いをグローバルに定量化する実験的なアクセス可能な単数である絡み合いエントロピーは、位相秩序の最初の署名として提案されている。
逆に、エンタングルメントの完全な記述は、曲線時空における量子エンタングルメントを定式化するために最初に導入されたより複雑な天体であるハミルトンのエンタングルメントに依存する。
Li と Haldane が予想したように、多体系の絡み合いハミルトニアンはその境界特性に直接関連しているようで、特に位相系を特徴づけるのに有用である。
エンタングルメントスペクトルは数値シミュレーションで生じる複雑な位相を特定するために一般的に用いられるが、その測定は依然として顕著な課題である。
ここでは,合成量子ホール系の絡み合いハミルトニアンを,真のハミルトニアンとして実験的に実現するための変分的アプローチを行う。
我々は、ジスプロシウム原子の電子スピンに符号化された合成次元を用いて、ビソニャーノ・ヴィヒマン予想によって示唆される空間変形ホール系を実装する。
最適変動ハミルトニアンのスペクトルは、トポロジカルエッジモードに似たキラル分散を示し、絡み合いと境界物理学の基本的な関係を明らかにする。
我々の変分手順は、様々なプラットフォーム上で相互作用する多体系に容易に一般化することができ、分数ホール状態、キラルスピン液体、臨界系などの長距離相関を持つ異方性量子系の探索に向けた重要なステップとなる。
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