在类比量子模拟器中动力学制备 U(1) 量子自旋液体
量子气体
2026-04-28 v1 强关联电子
高能物理 - 格点
原子物理
量子物理
摘要
局域受限规范理论是我们理解粒子物理中基本相互作用以及量子材料中涌现行为的基础。在强相关系统中，它们可以导致缺乏常规有序的量子自旋液体，这些液体由大量 many-body 配置的相干叠加态定义。实现和探测此类超稀疏状态在固体物理和合成量子系统中都是巨大的挑战，尤其是由于检测这些脆弱 many-body 状态间 coherences 的困难。本文报告了在二维正方形光超晶格中使用超冷原子实现的一个大规模（>3000 个原子）U(1) 规范理论模型，并演示了非平衡制备 U(1) 量子自旋液体的扩展区域。我们在一个浸透实验中展示了高斯定律的有效性，得益于一种新型显微技术用于检测双占据的位点。我们观察到特征的实空间关联和动量空间夹 pinch points，这些是涌现 U(1) 规范结构的标志。通过 round-trip 干涉协议，我们直接观察到 many-body 配置之间的大规模相干性，为约100个晶格位点范围内的量子自旋液体区域提供了强有力的证据。我们的结果确立了非平衡量子模拟协议作为一种访问和探测超越工程哈密顿量在热力学平衡中所拥有的高度纠缠状态的强大方法。
引用
@article{arxiv.2604.24744,
title = {Dynamical preparation of U(1) quantum spin liquids in an analogue quantum simulator},
author = {Simon Karch and Melissa Will and Irene Prieto Rodriguez and Nikolas Liebster and SeungJung Huh and Michael Knap and Frank Pollmann and Clemens Kuhlenkamp and Immanuel Bloch and Monika Aidelsburger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.24744},
year = {2026}
}