論文の概要: Topological Phases, Criticality, and Mixed State Order in a Hubbard Quantum Simulator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.17009v1
• Date: Thu, 22 May 2025 17:58:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-23 17:12:48.555388
• Title: Topological Phases, Criticality, and Mixed State Order in a Hubbard Quantum Simulator
• Title（参考訳）: ハバード量子シミュレータにおける位相位相、臨界、混合状態秩序
• Authors: Lin Su, Rahul Sahay, Michal Szurek, Alexander Douglas, Ognjen Markovic, Ceren B. Dag, Ruben Verresen, Markus Greiner,
• Abstract要約: 我々はモット絶縁体と1次元のピン付き電荷密度波が異なる結晶対称性保護位相(CSPT)にあることを示す。 これらの状態の2つのコピーを積み重ねることで、その分類の根底にある位相位相の特徴的な特徴である臨界点を排除できることが示される。 本研究は,プログラム可能な量子デバイスにおいて,より広い対称性で保護された位相と混合状態秩序を求めるための経路を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.556659404501914
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Phases of matter are conventionally distinguished from one another by local observables. Topological quantum phases lie outside this paradigm; their differences can only be learned by examining them globally. This has striking implications for the stability of these phases, their classification, and the phase transitions between them. In this work, we experimentally demonstrate these implications using interacting magnetic erbium atoms in an optical lattice. We show that a Mott insulator and a pinned charge-density wave in one dimension are in distinct crystalline symmetry-protected topological phases (CSPTs). The quantum phase transition separating them is revealed by measuring nonlocal string order parameters using site-resolved imaging. Remarkably, stacking two copies of these states eliminates the critical point -- a signature feature of topological phases that underlies their classification. Moreover, we show that while a programmable symmetry-breaking disorder pattern can also remove this critical point, averaging over disorder restores it, supporting recent theoretical predictions of mixed-state order. Finally, we highlight a connection between one of these CSPTs and the Haldane insulator, and detect signatures of the transition between the Haldane and the Mott insulator. Our results establish a path toward probing broader symmetry-protected topology and mixed-state order in programmable quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 物質相は、通常、局所的な観測物によって互いに区別される。 トポロジカル量子相はこのパラダイムの外にあり、その差は世界規模で調べることによってのみ学べる。 このことは、これらの相の安定性、それらの分類、それらの間の相転移に顕著な意味を持つ。 本研究は、相互作用する磁性エルビウム原子を光学格子に用いて、これらの影響を実験的に実証する。 1次元のモット絶縁体とピン留めされた電荷密度波は、結晶対称性保護位相(CSPTs)が異なる。 それらの分離した量子相転移は、サイト分解イメージングを用いて非局所文字列順序パラメータを計測することによって明らかにされる。 注目すべきは、これらの状態の2つのコピーを積み重ねることによって臨界点が排除されることだ。 さらに、プログラム可能な対称性破壊障害パターンは、この臨界点も取り除くことができるが、障害に対する平均化はそれを復元し、最近の混合状態秩序の理論的予測を裏付ける。 最後に、これらのCSPTの1つとHaldane絶縁体との接続を強調し、HaldaneとMott絶縁体間の遷移のシグネチャを検出する。 本研究は,プログラム可能な量子デバイスにおいて,より広い対称性で保護された位相と混合状態秩序を求めるための経路を確立する。

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