論文の概要: Realization of fractional quantum Hall state with interacting photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.17022v1
- Date: Tue, 30 Jan 2024 13:55:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-31 14:54:34.974181
- Title: Realization of fractional quantum Hall state with interacting photons
- Title（参考訳）: 相互作用光子を用いた分数量子ホール状態の実現
- Authors: Can Wang, Feng-Ming Liu, Ming-Cheng Chen, He Chen, Xian-He Zhao, Chong
Ying, Zhong-Xia Shang, Jian-Wen Wang, Yong-Heng Huo, Cheng-Zhi Peng, Xiaobo
Zhu, Chao-Yang Lu, Jian-Wei Pan
- Abstract要約: エンジニアリングされた量子プラットフォームに対するボトムアップアプローチは、外部磁場なしでFQH状態を操作する機会を提供する。
我々は、光子遮断とエンジニアリングゲージ場に基づくプログラム可能なオンチッププラットフォームを用いて、光子FQH状態の格子バージョンを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.469716894645766
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fractional quantum Hall (FQH) states, known for their robust topological
order and the emergence of non-Abelian anyons, have captured significant
interest due to the appealing applications in fault-tolerant quantum computing.
Bottom-up approach on an engineered quantum platform will provide opportunities
to operate FQH states without external magnetic field and enhance local and
coherent manipulation of these exotic states. Here we demonstrate a lattice
version of photon FQH state using a programmable on-chip platform based on
photon blockade and engineering gauge fields on a novel two-dimensional circuit
quantum electrodynamics (QED) system. We first observe the effective photon
Lorentz force and butterfly spectrum in the artificial gauge field, a
prerequisite for FQH states. After adiabatic assembly of Laughlin FQH
wavefunction of 1/2 filling factor from localized photons, we observe strong
density correlation and chiral topological flow among the FQH photons. We then
verify the unique features of FQH states in response to external fields,
including the incompressibility of generating quasiparticles and the
smoking-gun signature of fractional quantum Hall conductivity. Our work
represents a significant advance in the bottom-up creation and manipulation of
novel strongly correlated topological quantum matter composed of photons and
opens up possibilities for fault-tolerant quantum information devices.
- Abstract（参考訳）: フラクタル量子ホール(FQH)は、その強靭なトポロジカル秩序と非アベリア・エノンの出現で知られており、フォールトトレラント量子コンピューティングにおける魅力的な応用のために大きな関心を集めている。
エンジニアリングされた量子プラットフォームに対するボトムアップアプローチは、外部磁場なしでFQH状態を操作する機会を与え、これらのエキゾチックな状態の局所的かつコヒーレントな操作を強化する。
ここでは、光子遮断とエンジニアリングゲージ場に基づくプログラム可能なオンチッププラットフォームを用いた光子FQH状態の格子バージョンを、新しい2次元量子電磁力学(QED)システムで示す。
まず、FQH状態の前提条件である人工ゲージ場における有効光子ローレンツ力と蝶のスペクトルを観測する。
局所光子からの1/2充填係数のラウリンFQH波動関数の断熱的集合後,FQH光子間の強い密度相関とキラルトポロジカルフローを観察した。
次に, 準粒子生成の非圧縮性や分数量子ホール導電率のスモーキングガンシグネチャなど, 外部場に対するfqh状態のユニークな特徴を検証する。
我々の研究は、光子からなる新しい強相関位相量子物質のボトムアップ生成と操作において大きな進歩を示し、フォールトトレラント量子情報デバイスの可能性を開く。
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