論文の概要: Replica symmetry breaking in a quantum-optical vector spin glass
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.04216v1
- Date: Tue, 7 Nov 2023 18:59:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-08 14:22:20.169051
- Title: Replica symmetry breaking in a quantum-optical vector spin glass
- Title（参考訳）: 量子光学ベクトルスピングラスにおけるレプリカ対称性の破れ
- Authors: Ronen M. Kroeze, Brendan P. Marsh, David Atri Schuller, Henry S. Hunt,
Sarang Gopalakrishnan, Jonathan Keeling, and Benjamin L. Lev
- Abstract要約: スピングラスは複雑な物質の標準的な例である。
スピンガラス理論はニューロモルフィックコンピューティングの数学的基礎を形成する。
スピン配置はキャビティ放出で観測され、レプリカ対称性の破れの出現を明らかにする。
- 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: Spin glasses are canonical examples of complex matter. Although much about
their structure remains uncertain, they inform the description of a wide array
of complex phenomena, ranging from magnetic ordering in metals with impurities
to aspects of evolution, protein folding, climate models, combinatorial
optimization, and artificial intelligence. Indeed, spin glass theory forms a
mathematical basis for neuromorphic computing and brain modeling. Advancing
experimental insight into their structure requires repeatable control over
microscopic degrees of freedom. Here, we achieve this at the atomic level using
a quantum-optical system comprised of ultracold gases of atoms coupled via
photons resonating within a confocal cavity. This active quantum gas microscope
realizes an unusual type of transverse-field vector spin glass with all-to-all
connectivity. Spin configurations are observed in cavity emission and reveal
the emergence of replica symmetry breaking and nascent ultrametric structure as
signatures of spin-glass order. The driven-dissipative nature of the system
manifests as a nonthermal Parisi distribution, in qualitative correspondence
with Monte Carlo simulations. The controllability provided by this new
spin-glass system, potentially down to the quantum-spin-level, enables the
study of spin-glass physics in novel regimes with application to quantum neural
network computing.
- Abstract（参考訳）: スピングラスは複雑な物質の標準的な例である。
構造についてはまだ不明な点が多いが、不純物を持つ金属の磁気秩序から進化、タンパク質の折り畳み、気候モデル、組合せ最適化、人工知能まで、様々な複雑な現象が説明されている。
実際、スピングラス理論はニューロモルフィックコンピューティングと脳モデリングの数学的基礎を形成する。
構造への実験的洞察の進歩には、ミクロな自由度に対する反復可能な制御が必要である。
ここでは、共焦点キャビティ内で共鳴する光子を介して結合された原子の超低温ガスからなる量子光学系を用いて、原子レベルでこれを達成する。
この能動量子ガス顕微鏡は、全接続性を持つ横磁場ベクトルスピンガラスの異種型を実現する。
スピン配置はキャビティエミッションで観察され、スピンガラス秩序のシグネチャとしてレプリカ対称性の破断と新鮮超計量構造が出現する。
系の駆動散逸性の性質はモンテカルロシミュレーションとの質的対応において非熱的パリ分布として現れる。
この新しいスピングラスシステムによって提供される制御性は、量子スピンレベルまで下がれば、新しい状態におけるスピングラス物理学の研究と量子ニューラルネットワークコンピューティングへの応用を可能にする。
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