論文の概要: Optimal control for preparing fractional quantum Hall states in optical lattices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.10720v1
• Date: Sat, 18 Jan 2025 10:35:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 14:20:04.167124
• Title: Optimal control for preparing fractional quantum Hall states in optical lattices
• Title（参考訳）: 光格子における分数量子ホール状態の最適制御
• Authors: Ling-Na Wu, Xikun Li, Nathan Goldman, Botao Wang,
• Abstract要約: そこで本研究では,小さなラウリン型状態の調製を高速化するために最適制御法を提案する。 我々の研究は、量子工学系における強相関位相状態の効率的な実現への道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9524647285013464
• License:
• Abstract: Preparing fractional quantum Hall (FQH) states represents a key challenge for quantum simulators. While small Laughlin-type states have been realized by manipulating two atoms or two photons, scaling up these settings to larger ensembles stands as an impractical task using existing methods and protocols. In this work, we propose to use optimal-control methods to substantially accelerate the preparation of small Laughlin-type states, and demonstrate that the resulting protocols are also well suited to realize larger FQH states under realistic preparation times. Our schemes are specifically built on the recent optical-lattice experiment [Leonard et al., Nature (2023)], and consist in optimizing very few control parameters: the tunneling amplitudes and linear gradients along the two directions of the lattice. We demonstrate the robustness of our optimal-control schemes against control errors and disorder, and discuss their advantages over existing preparation methods. Our work paves the way to the efficient realization of strongly-correlated topological states in quantum-engineered systems.
• Abstract（参考訳）: 分数量子ホール(FQH)状態の準備は、量子シミュレータにとって重要な課題である。 2つの原子または2つの光子を操作することで、小さなラウリン型状態が実現されているが、これらの設定をより大きなアンサンブルにスケールアップすることは、既存の方法やプロトコルを使った非現実的な課題である。 そこで本研究では, 最適制御手法を用いて, 小さなラウリン型状態の生成を著しく高速化し, 現実的なFQH状態の実現にも適していることを示す。 我々のスキームは、最近の光学格子実験 (Leonard et al , Nature (2023)) に基づいて構築されており、格子の2方向に沿ったトンネル振幅と線形勾配の制御パラメータを最適化する。 本稿では,制御誤差や障害に対する最適制御方式の堅牢性を実証し,既存の準備方法に対する利点について論じる。 我々の研究は、量子工学系における強相関位相状態の効率的な実現への道を開いた。

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