基于光晶格的相对论场论与拓扑绝缘体量子模拟器

我们提出了一种基于冷原子的多功能量子模拟器方案，用于模拟任意维度的相对论费米子理论和拓扑绝缘体。该装置由一个自旋无关的光晶格构成，囚禁同一碱金属原子的不同超精细态集合，待模拟场论的不同自由度随后映射到这些态上。我们证明，双色光晶格与拉曼跃迁的结合可以设计出原子在相邻格点间的自旋依赖隧穿。这些辅助跃迁过程可用于量子模拟各种有趣的模型，范围从无相互作用的相对论费米子理论到拓扑绝缘体。我们提供了一个实现不同类型相对论晶格费米子的工具箱，进而可用于合成拓扑绝缘体周期表中的大多数相。