利用表面原子自旋构建拓扑量子磁体

人工量子系统已成为在良好控制下实现奇异拓扑物质不可或缺的平台。在此，我们展示了拓扑量子海森堡自旋晶格，这些晶格是利用扫描隧道显微镜（STM）在绝缘薄膜上的自旋1/2原子，通过自旋链和二维自旋阵列设计而成。我们以原子级精度设计了量子自旋模型的拓扑相和平凡相，实现了一阶和二阶拓扑量子磁体。它们的多体激发通过具有超高能量分辨率的单原子电子自旋共振进行了探测。STM针尖的原子级局域磁场使我们能够直接可视化各种拓扑束缚模式，包括拓扑边缘态、拓扑缺陷和高阶角模式。我们的结果为模拟相互作用自旋的奇异量子多体相提供了一种重要的自下而上方法。