Rydberg 原子分形中单次自旋翻转的控制

被光学钩具捕获的 Rydberg 原子已成为模拟具有不同几何结构的晶格的灵活平台，其中存在的长程相互作用自旋导致从自旋液体到物质拓扑态等精彩现象的出现。本文表明，当晶格具有赫素尔维茨维数为 1.58 的分形几何时，出现额外的惊人现象。该系统由具有长程范德华相互作用的横场 Ising 模型构成，具体为 Sierpiœnski 锉形分形。我们采用精确对角化、变分均场、量子蒙特卡罗以及我们自主开发的基于图的数值技术 SIM-GRAPH 对问题进行理论研究。我们发现，在量子规模下，相图显示出自旋逐个翻转的相态。理论结果与使用由光学钩具构成的分形几何捕获的单个 88Sr 原子进行的实验结果表现出 Excellent 的一致性。磁化率和 von Neumann 纠缠熵揭示了多个体系中单次自旋翻转在一个子晶格中离域于许多站点的规律，从而允许对许多体系中级联相变实现前所未有的控制。这些结果拓展了 Rydberg 原子用于量子信息处理的可能性，并可能对量子技术产生深远影响。