論文の概要: Programmable order by disorder effect and underlying phases through
dipolar quantum simulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.00849v2
- Date: Mon, 4 Mar 2024 03:15:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-07 02:17:02.356949
- Title: Programmable order by disorder effect and underlying phases through
dipolar quantum simulators
- Title（参考訳）: 双極子量子シミュレータによる乱れ効果によるプログラマブル秩序と基礎相
- Authors: Huan-Kuang Wu, Takafumi Suzuki, Naoki Kawashima, Wei-Lin Tu
- Abstract要約: 理論的および数値的なツールを用いて,二つの異なる量子シミュレータについて検討する。
最初の結果は、$S=1/2$系の障害効果による量子位数に関する知識を提供する。
次に、量子シミュレータで実現可能な傾き極角の双極子ボソニックモデルについて検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.09558392439655014
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this work, we study two different quantum simulators through various
theoretical and numerical tools. Our first result provides knowledge upon the
quantum order by disorder effect of the $S=1/2$ system, which is programmable
in a quantum simulator composed of circular Rydberg atoms. When the total
magnetization is zero, a set of sub-extensive degenerate ground states is
present in the classical limit, composed of continuous strings whose
configuration enjoys a large degree of freedom. Among all possible
configurations, we focus on the stripe (up and down spins aligning straightly)
and kinked (up and down spins forming zigzag spin chains) patterns. Adopting
the real space perturbation theory, we estimate the leading order energy
correction when the nearest-neighbor spin exchange coupling, $J$, is
considered, and the overall model becomes an effective XXZ model with a spatial
anisotropy. Our calculation demonstrates a lifting of the degeneracy, favoring
the stripe configuration. When $J$ becomes larger, we adopt the infinite
projected entangled-pair state and numerically check the effect of degeneracy
lifting, showing that even when the spin exchange coupling term is strong the
stripe pattern is still favored. Next, we study the dipolar bosonic model with
tilted polar angle which can be realized through a quantum simulator composed
of cold atomic gas with dipole-dipole interaction in an optical lattice. By
placing the atoms in a triangular lattice and tilting the polar angle, the
diagonal anisotropy can also be realized in the bosonic system. With our
cluster mean-field theory calculation, we provide various phase diagrams with
different tilted angles, showing the abundant underlying phases including the
supersolid. Our proposals indicate realizable scenarios through quantum
simulators in studying the quantum effect as well as extraordinary phases.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,2種類の量子シミュレータについて理論的および数値的手法を用いて検討する。
最初の結果は、円状リドベルク原子からなる量子シミュレータでプログラム可能な$S=1/2$系の障害効果による量子秩序に関する知識を提供する。
全磁化が 0 であるとき、一組の亜指数退化基底状態が古典的極限に存在し、構成が大きな自由度を持つ連続弦からなる。
可能な構成はすべて、stripe(上下のスピンがまっすぐに整列する)とkinked(上と下のスピンがジグザグのスピンチェーンを形成する)のパターンにフォーカスしています。
実空間摂動理論を応用して、近傍のスピン交換結合である$J$が考慮された場合の先行次エネルギー補正を推定し、全体モデルが空間異方性を持つ有効XXZモデルとなる。
我々の計算は、stripe構成を好むデジェネラシーの解消を示している。
j$が大きくなると、無限に投影されたエンタングルペア状態を採用し、縮退持ち上げの効果を数値的にチェックし、スピン交換結合項が強い場合でもストライプパターンが好まれることを示した。
次に,光格子内の双極子-双極子相互作用を持つ低温原子ガスからなる量子シミュレータを用いて,傾斜極角を持つ双極子ボソニックモデルについて検討する。
原子を三角形格子に配置し、極角を傾けることで、ボゾン系でも対角異方性を実現することができる。
クラスター平均場理論計算により,傾斜角の異なる様々な位相図を示し,超固体を含む豊富な位相を示す。
提案手法は、量子効果と異常な位相の研究における量子シミュレータによる実現可能なシナリオを示す。
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