論文の概要: Engineering quantum criticality and dynamics on an analog-digital simulator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.18555v1
• Date: Fri, 20 Feb 2026 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-24 17:42:02.161571
• Title: Engineering quantum criticality and dynamics on an analog-digital simulator
• Title（参考訳）: アナログデジタルシミュレータの量子臨界性とダイナミクス
• Authors: Alexandra A. Geim, Nazli Ugur Koyluoglu, Simon J. Evered, Rahul Sahay, Sophie H. Li, Muqing Xu, Dolev Bluvstein, Nik O. Gjonbalaj, Nishad Maskara, Marcin Kalinowski, Tom Manovitz, Ruben Verresen, Susanne F. Yelin, Johannes Feldmeier, Markus Greiner, Vladan Vuletic, Mikhail D. Lukin,
• Abstract要約: 我々は、中性原子配列シミュレータにおけるRydbergと超微細量子ビット間のコヒーレントマッピングを用いて、複雑な量子力学を設計し、探究する。 まず,Floquet駆動によるリング交換と粒子ホッピングの動的工学を実演する。 我々は閉ループ最適化を用いて、ロクサー・キベルソン型の非平衡臨界量子スピン液体を目標とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.76525389323686
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding emergent phenomena in out-of-equilibrium interacting many-body systems is an exciting frontier in physical science. While quantum simulators represent a promising approach to this long-standing problem, in practice it can be challenging to directly realize the required interactions, measure arbitrary observables, and mitigate errors. Here we use coherent mapping between the Rydberg and hyperfine qubits in a neutral atom array simulator to engineer and probe complex quantum dynamics. We combine efficient analog dynamics with fully programmable state preparation and measurement, leverage non-destructive readout for loss information and atomic qubit reuse, and use an atom reservoir for replacing lost atoms. With this analog-digital approach, we first demonstrate dynamical engineering of ring-exchange and particle hopping dynamics via Floquet driving and measure the spectral function of single excitations by evolving initial superposition states. Extending these techniques to a 271-site kagome lattice, we employ closed-loop optimization to target an out-of-equilibrium critical quantum spin liquid of the Rokhsar-Kivelson type. We observe the key features of such a state, including the absence of local order, many-body coherences between nearly equal-amplitude dimer configurations over up to 18 sites, and universal correlations consistent with predictions from field theory. Together, these results pave the way for using dynamical control in analog-digital quantum simulators to study complex quantum many-body systems.
• Abstract（参考訳）: 多体系の非平衡相互作用における創発現象を理解することは、物理科学におけるエキサイティングなフロンティアである。 量子シミュレータは、この長年にわたる問題に対する有望なアプローチであるが、実際には、必要な相互作用を直接実現し、任意の観測可能量を計測し、エラーを軽減することは困難である。 ここでは、中性原子配列シミュレータにおけるRydbergと超微細量子ビット間のコヒーレントマッピングを用いて、複雑な量子力学を設計し、探究する。 我々は、効率の良いアナログ力学と、完全にプログラム可能な状態の準備と測定を組み合わせ、損失情報と原子量子ビットの再利用のために非破壊的な読み出しを活用し、失われた原子を置換するために原子貯水池を使用する。 このアナログデジタルアプローチにより、フロッケ駆動によるリング交換および粒子ホッピングダイナミクスの動的工学を初めて実証し、初期重ね合わせ状態の進化により単一励起のスペクトル関数を測定する。 これらの手法を271サイト・カゴメ格子に拡張し、ロクサー・キヴェルソン型臨界量子スピン液体をターゲットとした閉ループ最適化を用いる。 このような状態の鍵となる特徴は、局所的な順序の欠如、最大18箇所にわたるほぼ等振幅二量体構成間の多体コヒーレンス、および場の理論からの予測と一致した普遍的相関などである。 これらの結果は、アナログデジタル量子シミュレータにおける動的制御を用いて複雑な量子多体系を研究するための道を開いた。

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