論文の概要: Topological Phase Transitions and Mixed State Order in a Hubbard Quantum Simulator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.17009v2
• Date: Fri, 13 Jun 2025 17:45:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-16 13:34:01.737027
• Title: Topological Phase Transitions 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相転移と混合状態秩序
• Authors: Lin Su, Rahul Sahay, Michal Szurek, Alexander Douglas, Ognjen Markovic, Ceren B. Dag, Ruben Verresen, Markus Greiner,
• Abstract要約: トポロジカル位相遷移は、多体物理学における従来のパラダイムに挑戦する。 このような一次元対称性保護位相間の遷移を観察する。 以上の結果から、トポロジと情報がどのように量子相転移に影響を及ぼすかが示されている。
• 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: Topological phase transitions challenge conventional paradigms in many-body physics by separating phases that are locally indistinguishable yet globally distinct. Using a quantum simulator of interacting erbium atoms in an optical lattice, we observe such a transition between one-dimensional crystalline symmetry-protected topological phases (CSPTs). We detect the critical point through non-local string order parameters and reveal its connection to the transition predicted between the Mott and Haldane insulators. Moreover, we demonstrate a striking property: stacking two identical systems eliminates the transition, confirming the predicted group structure and invertibility of SPTs. Finally, while introducing symmetry-breaking disorder also removes the transition, disorder averaging restores it. Consequently, the adjacent phases realize a form of mixed-state quantum order wherein the criticality between them depends on the observer's information. Our results demonstrate how topology and information influence quantum phase transitions, opening the doors to probing novel critical phenomena in programmable quantum matter.
• Abstract（参考訳）: トポロジカル位相遷移は、局所的に区別できないがグローバルに区別される位相を分離することによって、多体物理学における従来のパラダイムに挑戦する。 光学格子中のエルビウム原子を相互作用する量子シミュレーターを用いて、1次元結晶対称性保護位相(CSPT)間の遷移を観察する。 非局所的な文字列順序パラメータを通して臨界点を検出し、モットとハルダン絶縁体の間で予測される遷移への接続を明らかにする。 さらに、2つの同一系を積み重ねることで遷移を排除し、予測された群構造とSPTの可逆性を確認する。 最後に、対称性を破る障害を導入することで、遷移も取り除かれるが、障害平均化はそれを回復させる。 その結果、隣接相は、それらの間の臨界性が観測者の情報に依存する混合状態量子秩序の形式を実現する。 この結果は、トポロジと情報がどのように量子相転移に影響を与えるかを示し、プログラム可能な量子物質における新しい臨界現象を探索する扉を開く。

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