論文の概要: Site-resolved magnon and triplon dynamics on a programmable quantum dot spin ladder

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.08663v1
• Date: Tue, 10 Jun 2025 10:22:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-11 15:11:42.278898
• Title: Site-resolved magnon and triplon dynamics on a programmable quantum dot spin ladder
• Title（参考訳）: プログラマブル量子ドットスピンはしご上のサイト分解マグノンとトリトンダイナミクス
• Authors: Pablo Cova Fariña, Daniel Jirovec, Xin Zhang, Elizaveta Morozova, Stefan D. Oosterhout, Stefano Reale, Tzu-Kan Hsiao, Giordano Scappucci, Menno Veldhorst, Lieven M. K. Vandersypen,
• Abstract要約: 我々はゲルマニウム量子ドットの配列を用いて、単一スピン励起(マグノン)と2スピン励起(トリプル)のダイナミクスをシミュレートする。 これらの手法を用いることで、マグノンとトリトンの両方、およびハイゼンベルク交換結合の様々な構成に対して量子ウォークプロットを再構築することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.451379135950017
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quasi-particle dynamics in interacting systems in the presence of disorder challenges the notion of internal thermalization, but proves difficult to investigate theoretically for large particle numbers. Engineered quantum systems may offer a viable alternative, as witnessed in experimental demonstrations in a variety of physical platforms, each with its own capabilities and limitations. Semiconductor gate-defined quantum dot arrays are of particular interest since they offer both a direct mapping of their Hamiltonian to Fermi-Hubbard and Heisenberg models and the in-situ tunability of (magnetic) interactions and onsite potentials. In this work, we use an array of germanium quantum dots to simulate the dynamics of both single-spin excitations (magnons) and two-spin excitations (triplons). We develop a methodology that combines digital spin qubit operations for state preparation and readout with analog evolution under the full system Hamiltonian. Using these techniques, we can reconstruct quantum walk plots for both magnons and triplons, and for various configurations of Heisenberg exchange couplings. We furthermore explore the effect of single-site disorder and its impact on the propagation of spin excitations. The obtained results can provide a basis for simulating disorder-based solid-state phenomena such as many-body localization.
• Abstract（参考訳）: 障害の存在下での相互作用系の準粒子動力学は内部熱化の概念に挑戦するが、大粒子数について理論的に研究することは困難である。 エンジニアリングされた量子システムは、様々な物理プラットフォームにおける実験的なデモで、それぞれ独自の能力と限界を持つような、実行可能な代替手段を提供するかもしれない。 半導体ゲート定義量子ドットアレイは、ハミルトニアンのフェルミ・ハッバードとハイゼンベルクのモデルへの直接マッピングと、(磁気)相互作用とオンサイトポテンシャルのその場調整性の両方を提供するため、特に興味深い。 本研究では、ゲルマニウム量子ドットの配列を用いて、単一スピン励起(マグノン)と2スピン励起(トリプル)の両方のダイナミクスをシミュレートする。 我々は、状態準備と読み出しのためのデジタルスピンキュービット演算と、フルシステムハミルトニアンの下でのアナログ進化を組み合わせた方法論を開発する。 これらの手法を用いることで、マグノンとトリトンの両方、およびハイゼンベルク交換結合の様々な構成に対して量子ウォークプロットを再構築することができる。 さらに、単一部位障害の影響とスピン励起の伝播への影響について検討する。 得られた結果は、多体局在のような障害に基づく固体現象をシミュレートする基盤を提供することができる。

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