論文の概要: Quantum thermalization and Floquet engineering in a spin ensemble with a clock transition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00252v1
- Date: Thu, 1 Aug 2024 03:16:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-04 21:55:12.791738
- Title: Quantum thermalization and Floquet engineering in a spin ensemble with a clock transition
- Title（参考訳）: 時計遷移を伴うスピンアンサンブルにおける量子熱化とフロケット工学
- Authors: Mi Lei, Rikuto Fukumori, Chun-Ju Wu, Edwin Barnes, Sophia Economou, Joonhee Choi, Andrei Faraon,
- Abstract要約: 結晶中の数百万のイッテルビウム-171イオンの強い相互作用を持つアンサンブルを含む,光学的に対応可能な固体スピン系について検討した。
我々の研究結果は、希土類イオンのアンサンブルが多体物理学の多目的テストベッドとして機能し、量子技術の進歩に有用な洞察をもたらすことを示唆している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.55103790558995
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Studying and controlling quantum many-body interactions is fundamentally important for quantum science and related emerging technologies. Optically addressable solid-state spins offer a promising platform for exploring various quantum many-body phenomena due to their scalability to a large Hilbert space. However, it is often challenging to probe many-body dynamics in solid-state spin systems due to large on-site disorder and undesired coupling to the environment. Here, we investigate an optically addressable solid-state spin system comprising a strongly interacting ensemble of millions of ytterbium-171 ions in a crystal. Notably, this platform features a clock transition that gives rise to pure long-range spin-exchange interactions, termed the dipolar XY model. Leveraging this unique feature, we investigate quantum thermalization by varying the relative ratio of interaction strength to disorder, dynamically engineering the XY model into other many-body Hamiltonian models, and realizing a time-crystalline phase of matter through periodic driving. Our findings indicate that an ensemble of rare-earth ions serves as a versatile testbed for many-body physics and offers valuable insights for advancing quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 量子多体相互作用の研究と制御は、量子科学および関連する新興技術にとって根本的に重要である。
光学的に対応可能な固体スピンは、ヒルベルト空間へのスケーラビリティのため、様々な量子多体現象を探索するための有望なプラットフォームを提供する。
しかし、大きなオンサイト障害と環境への望ましくない結合のため、固体スピン系の多体ダイナミクスを探索することはしばしば困難である。
ここでは, 数百万のイッテルビウム-171イオンの強い相互作用を持つアンサンブルを結晶中に含む, 光学的に対応可能な固体スピン系について検討する。
このプラットフォームは、双極子XYモデルと呼ばれる純粋な長距離スピン交換相互作用を引き起こす時計遷移を特徴としている。
この特徴を生かして、相互作用強度と障害との相対比を変化させ、XYモデルを他の多体ハミルトンモデルに動的にエンジニアリングし、周期駆動による物質の時間結晶相を実現することにより、量子熱化を研究する。
我々の研究結果は、希土類イオンのアンサンブルが多体物理学の多目的テストベッドとして機能し、量子技術の進歩に有用な洞察をもたらすことを示唆している。
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