論文の概要: Quantum Simulation of the Bosonic Kitaev Chain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.06178v1
• Date: Tue, 12 Sep 2023 12:45:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-13 13:12:54.968916
• Title: Quantum Simulation of the Bosonic Kitaev Chain
• Title（参考訳）: ボソニック・キタエフ鎖の量子シミュレーション
• Authors: J.H. Busnaina, Z. Shi, A. McDonald, D. Dubyna, I. Nsanzineza, Jimmy S.C. Hung, C.W. Sandbo Chang, A.A. Clerk, and C.M. Wilson
• Abstract要約: 隣り合うホッピングとペアリングの両項を持つ1次元強結合モデルであるフェルミオン・キタエフ鎖のボソニックアナログについて検討した。 我々の実験は、真の多体非エルミート量子力学を探求するための重要な第一歩である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5447603534588628
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting quantum circuits are a natural platform for quantum simulations of a wide variety of important lattice models describing topological phenomena, spanning condensed matter and high-energy physics. One such model is the bosonic analogue of the well-known fermionic Kitaev chain, a 1D tight-binding model with both nearest-neighbor hopping and pairing terms. Despite being fully Hermitian, the bosonic Kitaev chain exhibits a number of striking features associated with non-Hermitian systems, including chiral transport and a dramatic sensitivity to boundary conditions known as the non-Hermitian skin effect. Here, using a multimode superconducting parametric cavity, we implement the bosonic Kitaev chain in synthetic dimensions. The lattice sites are mapped to frequency modes of the cavity, and the $\textit{in situ}$ tunable complex hopping and pairing terms are created by parametric pumping at the mode-difference and mode-sum frequencies, respectively. We experimentally demonstrate important precursors of nontrivial topology and the non-Hermitian skin effect in the bosonic Kitaev chain, including chiral transport, quadrature wavefunction localization, and sensitivity to boundary conditions. Our experiment is an important first step towards exploring genuine many-body non-Hermitian quantum dynamics.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路は、凝縮物と高エネルギー物理学にまたがる位相現象を記述する様々な重要な格子モデルの量子シミュレーションの自然なプラットフォームである。 そのようなモデルの1つは、よく知られたフェルミオン・キタエフ鎖のボソニック類似であり、最も近いホッピングとペアの項を持つ1次元強結合モデルである。 完全にエルミート的であるにもかかわらず、ボソニック・キタエフ連鎖は非エルミート系に関連する多くの特徴を示しており、キラル輸送や非エルミート皮膚効果として知られる境界条件に対する劇的な感度がある。 ここでは、多モード超伝導パラメトリックキャビティを用いて、ボソニック・キタエフ鎖を合成次元で実装する。 格子の部位はキャビティの周波数モードにマッピングされ、$\textit{in situ}$ tunable complex hoppingとペアリング項はそれぞれモード差分とモードサム周波数でのパラメトリックパンピングによって生成される。 我々は, キラル輸送, 四次波動関数の局在, 境界条件に対する感度など, ボソニック・キタエフ鎖における非自明なトポロジーと非エルミート的皮膚効果の重要な前駆体を実験的に示す。 我々の実験は、真の多体非エルミート量子力学を探求するための重要な第一歩である。

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