耦合量子点小晶格中的集体基态

受近期基于半导体的量子点量子比特制备与操控进展的推动，我们从理论上研究了一个由隧穿耦合量子点组成的有限系统，其中电子通过长程库仑相互作用相互关联。当电子间间距较大且量子点束缚势较弱时，系统表现为有效的 Wigner 晶体，其周期由电子平均密度决定，且系统内存在显著电子跳跃。然而，对于更强的周期性束缚势，系统发生交叉至 Mott 型强关联基态，其中电子完全定域于各个量子点，点间隧穿极弱。在这两相之间，系统本质上是一种强关联电子液体，其站间电子跳跃受强库仑相互作用约束。我们通过耦合相互作用量子比特系统的详细数值有限尺寸对角化计算刻画了这一 Wigner-Mott-液体量子交叉，表明这些相可通过调节系统参数平滑连接。讨论了在当前可用的半导体量子点量子比特中观测此种跳跃调谐的 Wigner-Mott-液体交叉的实验可行性。特别地，我们将理论结果与近期基于量子点的量子模拟实验相联系，后者展示了集体库仑阻塞。我们理论的一个结论是，当前可用的现实量子点阵列无法探索低密度 Wigner 相，实验中仅可触及 Mott-液体交叉。