論文の概要: Observation of a Topological Berry Phase with a Single Phonon in an Ion Microtrap Array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.08037v2
- Date: Sun, 14 Dec 2025 18:48:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-16 15:10:29.13421
- Title: Observation of a Topological Berry Phase with a Single Phonon in an Ion Microtrap Array
- Title（参考訳）: イオンマイクロトラップアレイにおける単一フォノンを用いたトポロジカルベリー相の観測
- Authors: Justin F. Niedermeyer, Nathan K. Lysne, Katherine C. McCormick, Jonas Keller, Craig W. Hogle, Matthew G. Blain, Edwin J. Heller, Roman Schmied, Robert Jördens, Susanna L. Todaro, David J. Wineland, Andrew C. Wilson, Daniel H. Slichter, Dietrich Leibfried,
- Abstract要約: 閉じ込められた原子イオンの制御された量子力学的運動は、集合量子現象をシミュレートし、探索するために用いられる。
単一の運動量子(フォノン)が2つまたは3つのイオン間でコヒーレントに共有できることが示される。
この結果から,2次元配列におけるイオン運動の個々の量子制御が,量子多体効果に一意にアクセスできることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Controlled quantum mechanical motion of trapped atomic ions can be used to simulate and explore collective quantum phenomena and to process quantum information. Groups of cold atomic ions in an externally applied trapping potential self-organize into "Coulomb crystals" due to their mutual electrostatic repulsion. The motion of the ions in these crystals is strongly coupled, and the eigenmodes of motion all involve multiple ions. While this enables studies of many-body physics, it limits the flexibility and tunability of the system as a quantum platform. Here, we demonstrate an array of trapped ions in individual trapping sites whose motional modes can be controllably coupled and decoupled by tuning the local applied confining potential for each ion. We show that a single motional quantum, or phonon, can be coherently shared among two or three ions confined at the vertices of an equilateral triangle 30 $μ$m on a side. We can adiabatically tune the ion participation in the motional modes around a closed contour in configuration space, observing that the single-phonon wavefunction acquires a topological Berry phase if the contour encircles a conical intersection of motional eigenvalue surfaces. We observe this phase by single-phonon interference and study its breakdown as the motional mode tuning becomes non-adiabiatic. Our results show that precise, individual quantum control of ion motion in a two-dimensional array can provide unique access to quantum multi-body effects.
- Abstract（参考訳）: 閉じ込められた原子イオンの制御された量子力学的運動は、集合量子現象をシミュレートし、探索し、量子情報を処理するために用いられる。
外部に応用されたトラップ電位における低温原子イオンの群は、相互の静電気的反発により「クーロン結晶」に自己組織化される。
これらの結晶中のイオンの運動は強く結合しており、運動の固有モードは全て複数のイオンを含む。
これは多体物理学の研究を可能にするが、量子プラットフォームとしてのシステムの柔軟性とチューニング性を制限する。
そこで本研究では,各イオンに対して局所的に印加された集束電位を調整することにより,運動モードを制御的に結合し,分離することのできるトラップ部位において,捕捉されたイオンの配列を実証する。
1つの運動量子、またはフォノンは、一辺の等辺三角形30$μ$mの頂点に閉じ込められた2つまたは3つのイオン間でコヒーレントに共有できることを示す。
単一フォノン波動関数が運動固有面の円錐交叉を囲む場合、トポロジカルベリー位相を取得することを観察することにより、構成空間における閉輪郭周辺の運動モードのイオン参加を理論的に調整することができる。
我々はこの位相を単一フォノン干渉で観測し、運動モードチューニングが非診断的になるにつれてその分解を研究する。
この結果から,2次元配列におけるイオン運動の個々の量子制御が,量子多体効果に一意にアクセスできることが示唆された。
関連論文リスト
- Quantum simulation of the Dicke model in a two-dimensional ion crystal: chaos, quantum thermalization, and revivals [2.699606229706245]
我々は、100個の閉じ込められたイオンからなる2次元結晶において、Dickeモデル(光-物質相互作用の基本的な記述)を実現する。
この結果は、非平衡光-マターダイナミクスのスケーラブルなアナログ量子シミュレータとして大きなイオン結晶を確立した。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-02-05T19:00:01Z) - Real-time collisions of fractional charges in a trapped-ion Jackiw-Rebbi field theory [39.146761527401424]
フルフェルミオン・ボソン系の結合力学に及ぼすバック・リアクションと量子揺らぎの影響について検討する。
この結果から, 後方反応と量子揺らぎが, 分数化フェルミオンの安定性とリアルタイムな進化をいかに変化させるかが明らかとなった。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-08T17:34:53Z) - Multi-Particle Quantum Walks in a Dipole-Conserving Bose-Hubbard Model [0.4837272320474764]
単一の原子は動かないが、粒子の対は系の質量の中心を保ちながら協調して動く。
位置分解された光学ポテンシャルを用いて、ホールとダビロンからなる局所励起を生成する。
本研究は, フラクトン性物質の低エネルギー相を探索する手段として, 運動的制約を持つハミルトニアンについてボトムアップで検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-11-04T08:03:48Z) - Rabi oscillations of a monolayer quantum emitter driven through its excited state [37.796192954999675]
WSe2単層型量子ドットに生じるラビ振動について検討する。
結果として生じる励起子基底状態の人口は、様々な駆動パルス領域と変形によって制御できる。
この結果は、原子間半導体における量子エミッタのコヒーレント制御への道を開くものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-27T11:18:38Z) - The role of spectator modes in the quantum-logic spectroscopy of single trapped molecular ions [39.146761527401424]
量子ロジック分光法は、閉じ込められた原子および分子イオンの状態検出と読み出しにおいて、ますます重要なツールとなっている。
このアプローチでは、ターゲットイオンの内部状態は、コトラップされた補助イオンにマッピングされる。
本研究では、状態依存型光双極子力に依存する測定プロトコルに直接かかわらないオブザーバモードの役割について検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-03T14:37:24Z) - Dipolar quantum solids emerging in a Hubbard quantum simulator [45.82143101967126]
長距離および異方性相互作用は、量子力学的多体系における豊富な空間構造を促進する。
我々は,光学格子における長距離双極子相互作用を用いて,新しい相関量子相を実現できることを示す。
この研究は、長距離および異方性相互作用を持つ幅広い格子モデルの量子シミュレーションへの扉を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-01T16:49:20Z) - Thermal masses and trapped-ion quantum spin models: a self-consistent approach to Yukawa-type interactions in the $λ\!φ^4$ model [44.99833362998488]
閉じ込められたイオン系における磁気の量子シミュレーションは、スピン間の相互相互作用を仲介するために結晶振動を利用する。
これらの相互作用は、フォノンが粗粒のクライン=ゴードン場によって記述される長波長相対論的理論によって説明できる。
レーザ冷却により制御できる熱効果は、相互作用するQFTにおける熱質量の出現を通じて、この流れを明らかにすることができることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-10T12:59:07Z) - Coherent coupling and non-destructive measurement of trapped-ion mechanical oscillators [0.0]
トラップイオン結晶のスペクトル分離された高調波運動モード間の単一運動量子のコヒーレント交換を示す。
我々の研究は、連続可変量子コンピューティングと誤り訂正のためのトラップイオン運動の適合性を高める。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-30T04:04:26Z) - Tuning long-range fermion-mediated interactions in cold-atom quantum
simulators [68.8204255655161]
コールド原子量子シミュレータにおける工学的な長距離相互作用は、エキゾチックな量子多体挙動を引き起こす。
そこで本研究では,現在実験プラットフォームで利用可能ないくつかのチューニングノブを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-31T13:32:12Z) - Chiral Cavity Quantum Electrodynamics [0.0]
ハーパーホフスタッタートポロジカル格子のトポロジカル真空におけるトランスモン量子ビットの空洞量子電磁力学を初めて探求する。
我々は, この格子の個々のバルクモードとエッジモードを分光的に分解し, 励起トランスモンと各モード間の真空励起ラビ振動を検出し, それによって, 合成真空誘起ランブシフトを測定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-09T22:26:36Z) - Thermally induced entanglement of atomic oscillators [0.0]
線形ポールトラップに閉じ込められたレーザー冷却イオンは、量子シミュレーションを実現するための長年の理想的な候補である。
そのようなトラップで相互作用する一対のイオンは、クーロン相互作用を介して振動量子を交換する。
熱エネルギーによって駆動される非線形相互作用は、イオンの機械的モード間の絡み合いを自律的に無条件で発生させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-05T11:15:06Z) - Observation of Feshbach resonances between a single ion and ultracold
atoms [0.0]
捕獲された原子系と分子系、中性および荷電系は量子科学の最前線にある。
ここでは、133$Ba$+$イオンと6$Li原子の間の磁気的に調整可能な相互作用を用いて、イオンと原子間のフェシュバッハ共鳴を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-19T20:15:17Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。