論文の概要: Quantum-Coherent Regime of Programmable Dipolar Spin Ice
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.28125v1
- Date: Mon, 30 Mar 2026 07:44:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-31 23:18:45.282907
- Title: Quantum-Coherent Regime of Programmable Dipolar Spin Ice
- Title（参考訳）: プログラム可能な双極子スピンアイスの量子コヒーレントレジーム
- Authors: Krzysztof Giergiel, Piotr Surówka,
- Abstract要約: 超伝導量子アニールを用いたプログラム可能な双極子スピンアイスモデルを実現する。
我々はディラックストリング欠陥とモノポールプラズマの相互作用のリアルタイムダイナミクスを探索する。
その結果、プログラム可能な量子スピンアイスが、分数化励起を研究するためのスケーラブルなプラットフォームとして確立された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Frustrated spin-ice systems support emergent gauge fields and fractionalized quasiparticles that act as magnetic monopoles. Although artificial platforms have enabled their direct visualization, access to their quantum-coherent dynamics has remained limited. Here we realize a programmable dipolar square spin-ice model using a superconducting-qubit quantum annealer, providing access to a previously unexplored quantum-coherent regime of artificial spin ice. By implementing a direct one-to-one mapping between lattice spins and physical qubits, together with engineered extended couplings, we realize effective dipolar interactions on frustrated lattices comprising more than 400 vertices. Tuning transverse-field fluctuations enables us to probe the real-time dynamics of Dirac-string defects and interacting monopole plasmas. We observe super-diffusive monopole transport, with scaling exponents intermediate between classical diffusion and ballistic motion, indicating dynamics beyond classical stochastic relaxation and consistent with coherent propagation within an emergent gauge manifold. These results establish programmable quantum spin ice as a scalable platform for investigating fractionalized excitations and emergent gauge dynamics in engineered quantum matter.
- Abstract（参考訳）: フラストレーション・スピン・アイス・システムは、磁化単極体として作用する創発ゲージ場と分数化準粒子をサポートする。
人工プラットフォームは直接視覚化を可能にするが、量子コヒーレント力学へのアクセスは制限されている。
ここでは、超伝導量子ビット量子アニールを用いたプログラム可能な双極子正方形スピンアイスモデルを実現し、これまで探索されていなかった人工スピンアイスの量子コヒーレントな状態にアクセスできるようにする。
格子スピンと物理量子ビットを直接1対1でマッピングすることで,400以上の頂点からなるフラストレーション格子上の効果的な双極子相互作用を実現する。
逆場ゆらぎをチューニングすることで、ディラックストリング欠陥と相互作用するモノポールプラズマのリアルタイムダイナミクスを探索することができる。
超拡散単極輸送は古典的拡散と弾道運動の中間のスケーリング指数で観測され、古典的確率緩和を超えたダイナミクスを示し、創発的ゲージ多様体内のコヒーレントな伝播と一致している。
これらの結果は、分数化励起と創発ゲージダイナミクスを研究するためのスケーラブルなプラットフォームとして、プログラマブルな量子スピンアイスを確立している。
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