論文の概要: Probing topological edge states in a molecular synthetic dimension

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.00745v1
• Date: Wed, 01 Apr 2026 11:15:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-09 14:33:52.965629
• Title: Probing topological edge states in a molecular synthetic dimension
• Title（参考訳）: 分子合成次元における位相的エッジ状態の探索
• Authors: Adarsh P. Raghuram, Francesca M. Blondell, Jonathan M. Mortlock, Benjamin P. Maddox, Sohail Dasgupta, Holly A. J. Middleton-Spencer, Kaden R. A. Hazzard, Hannah M. Price, Philip D. Gregory, Simon L. Cornish,
• Abstract要約: 工学的な合成次元(英語版)は、追加の空間次元の物理学が量子系の内部状態内でシミュレートされ、実験で他の方法では利用できない現象の実現を可能にする。 超低温の極性分子は合成次元を符号化する理想的なプラットフォームであり、長寿命内部状態のヒルベルト空間へのアクセスを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Engineering synthetic dimensions, where the physics of additional spatial dimensions is simulated within the internal states of a quantum system, allows the realisation of phenomena not otherwise accessible in experiments. Ultracold ground-state polar molecules are an ideal platform to encode synthetic dimensions, offering access to large Hilbert spaces of long-lived internal states associated with the rotational and hyperfine degrees of freedom, that can be coupled together with microwave fields to simulate tunnelling. Here, to benchmark the advantages of ultracold molecules, we encode a 1D synthetic lattice in the rotational states of ultracold RbCs molecules and use it to investigate the well-known Su-Schrieffer-Heeger (SSH) model, a minimal model displaying topological properties. To probe the system, we perform spectroscopy using an auxiliary rotational state and study the time dynamics after deterministic state preparation. We demonstrate long coherence times, typically ~500 times the lattice tunnelling period, even for a synthetic lattice using 8 rotational states. Observations of dynamics at long times with full site-resolved readout of the synthetic dimension allow us to test the effects of chiral and non-chiral perturbations on the topologically protected edge states. Our work lays the foundation for further quantum simulations using the rich internal structure of molecules, including dipolar string phases in interacting samples of molecules, and adiabatic state preparation of many-body Hamiltonians.
• Abstract（参考訳）: 工学的な合成次元(英語版)は、追加の空間次元の物理学が量子系の内部状態内でシミュレートされ、実験で他の方法では利用できない現象の実現を可能にする。 ウルトラコールド基底状態極性分子は合成次元を符号化する理想的なプラットフォームであり、トンネルを模擬するためにマイクロ波場と結合できる長寿命内部状態のヒルベルト空間へのアクセスを提供する。 ここでは、超低温分子の利点をベンチマークするために、超低温RbCs分子の回転状態における1次元合成格子を符号化し、それをよく知られたSu-Schrieffer-Heeger(SSH)モデルの研究に用いる。 このシステムを探索するために、補助回転状態を用いて分光を行い、決定論的状態準備後の時間ダイナミクスについて検討する。 8つの回転状態を用いた合成格子であっても、格子トンネル周期の約500倍の長いコヒーレンス時間を示す。 合成次元の完全な可読化による長時間の力学の観察により、トポロジカルに保護されたエッジ状態に対するキラルおよび非キラル摂動の影響を検証できる。 我々の研究は、相互作用する分子のサンプル中の双極子列相や多体ハミルトンの断熱状態など、分子の内部構造が豊富な分子を用いたさらなる量子シミュレーションの基礎を築いた。

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