論文の概要: Probing critical phenomena in open quantum systems using atom arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.15376v1
• Date: Fri, 23 Feb 2024 15:21:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-26 14:10:50.494849
• Title: Probing critical phenomena in open quantum systems using atom arrays
• Title（参考訳）: 原子アレイを用いたオープン量子システムにおける臨界現象の探索
• Authors: Fang Fang, Kenneth Wang, Vincent S. Liu, Yu Wang, Ryan Cimmino, Julia Wei, Marcus Bintz, Avery Parr, Jack Kemp, Kang-Kuen Ni and Norman Y. Yao
• Abstract要約: 量子臨界点において、相関は力則として崩壊し、指数は普遍的なスケール次元の集合によって決定される。 ここでは、Rydberg量子シミュレータを用いて、1次元の環と2次元の正方格子の両方の臨界基底状態を理論的に準備する。 量子システムの開放性を考慮し、調整することにより、我々は、直接、力-法則の相関を観察し、対応するスケーリング次元を抽出することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.365378662696971
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: At continuous phase transitions, quantum many-body systems exhibit scale-invariance and complex, emergent universal behavior. Most strikingly, at a quantum critical point, correlations decay as a power law, with exponents determined by a set of universal scaling dimensions. Experimentally probing such power-law correlations is extremely challenging, owing to the complex interplay between decoherence, the vanishing energy gap, and boundary effects. Here, we employ a Rydberg quantum simulator to adiabatically prepare critical ground states of both a one-dimensional ring and a two-dimensional square lattice. By accounting for and tuning the openness of our quantum system, which is well-captured by the introduction of a single phenomenological length scale, we are able to directly observe power-law correlations and extract the corresponding scaling dimensions. Moreover, in two dimensions, we observe a decoupling between phase transitions in the bulk and on the boundary, allowing us to identify two distinct boundary universality classes. Our work demonstrates that direct adiabatic preparation of critical states in quantum simulators can complement recent approaches to studying quantum criticality using the Kibble-Zurek mechanism or digital quantum circuits.
• Abstract（参考訳）: 連続相転移では、量子多体系はスケール不変性と複雑で創発的な普遍的な振る舞いを示す。 最も驚くべきことに、量子臨界点において、相関は力の法則として崩壊し、指数は普遍的なスケーリング次元の集合によって決定される。 このようなパワーロー相関を実験的に探究することは、デコヒーレンス、消滅するエネルギーギャップ、境界効果の間の複雑な相互作用のために非常に困難である。 ここでは、rydberg量子シミュレータを用いて、1次元環と2次元正方格子の両方の臨界基底状態を生成する。 単一の現象学的長さスケールの導入により, 量子システムの開度を計算・調整することにより, パワーロー相関を直接観測し, 対応するスケーリング次元を抽出することができる。 さらに, 2次元においてバルク相転移と境界相転移の分離を観測し, 2つの異なる境界普遍性クラスを識別できることを示した。 本研究では,量子シミュレータにおける臨界状態の直接断熱合成が,kibble-zurek機構やディジタル量子回路を用いた最近の量子臨界性研究手法を補完できることを実証する。

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