論文の概要: Experimental realisation of topological spin textures in a Penning trap
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.13872v1
- Date: Wed, 15 Apr 2026 13:35:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-16 20:38:32.561815
- Title: Experimental realisation of topological spin textures in a Penning trap
- Title（参考訳）: ペニングトラップにおけるトポロジカルスピンテクスチャの実験的実現
- Authors: Julian Y. Z. Jee, Nihar Makadia, Joseph H. Pham, Gustavo Café de Miranda, Michael J. Biercuk, Athreya Shankar, Robert N. Wolf,
- Abstract要約: トポロジカルスピンテクスチャは現代の凝縮物質物理学の中心であり、キラル量子多体系において重要な役割を果たす。
本稿では,150個以上のイオンを閉じ込めた2次元結晶中でのトポロジカルスピンテクスチャの決定論的生成と再構成について報告する。
我々は単イオン分解制御を実装し、ドメインウォール状態の確定的な準備を行い、アプローチをより広い一様でないスピンテクスチャのクラスに拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Quantum simulation with controllable many-body platforms offers a powerful route to exploring complex phases and dynamics that are difficult to access in natural materials. Among these, topological spin textures such as skyrmions are central to modern condensed-matter physics and play a key role in chiral quantum many-body systems. Their controlled realisation in large, programmable quantum platforms, however, remains an outstanding challenge. Here, we report deterministic generation and site-resolved reconstruction of topological spin textures in a two-dimensional crystal of more than 150 trapped ions. Using globally applied spin-dependent forces, we generate skyrmion configurations and reconstruct the full vector spin field with single-ion resolution, obtaining a winding number of 0.99$\pm$0.02 and a mean local fidelity of 0.87$\pm$0.04. In addition, we implement single-ion-resolved control to deterministically prepare domain-wall states, extending our approach to a broader class of non-uniform spin textures. These results establish trapped-ion crystals as a platform for engineering complex spin textures and open the door to exploring topology-dependent nonequilibrium dynamics in long-range interacting quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 制御可能な多体プラットフォームを用いた量子シミュレーションは、天然材料へのアクセスが難しい複雑な位相やダイナミクスを探索するための強力な経路を提供する。
これらのうち、スカイミオンのようなトポロジカルスピンテクスチャは現代の凝縮物質物理学の中心であり、キラル量子多体系において重要な役割を果たす。
しかし、大規模でプログラム可能な量子プラットフォームにおける制御された実現は、依然として顕著な課題である。
本稿では,150個以上のイオンを閉じ込めた2次元結晶中でのトポロジカルスピンテクスチャの決定論的生成と再構成について報告する。
グローバルに応用されたスピン依存力を用いて、スカイミオン構成を生成し、単一イオン分解で全ベクトルスピン場を再構成し、巻数0.99$\pm$0.02と平均局所忠実度0.87$\pm$0.04を得る。
さらに,一様でないスピンテクスチャのより広範なクラスにアプローチを拡張し,ドメインウォール状態の決定的に準備する単一イオン分解制御を実装した。
これらの結果は、複雑なスピンテクスチャを工学的に構築し、長距離相互作用量子系におけるトポロジーに依存しない非平衡力学を探求するための扉を開くための基盤として、閉じ込められたイオン結晶を確立する。
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