囚禁离子量子模拟器中可变程相互作用下磁序的涌现与阻挫
量子物理
2015-06-11 v1 材料科学
摘要
阻挫，即网络中相互作用组分之间的竞争，往往是导致多体系统复杂性的原因，从社会和神经网络到蛋白质折叠和磁性皆然。在量子磁性系统中，阻挫自然产生于由自旋晶格几何结构或长程反铁磁耦合的存在所导致的竞争性自旋 - 自旋相互作用。阻挫磁性是量子自旋液体、自旋玻璃和自旋冰等知之甚少的系统的标志，其基态具有巨大的简并度并可能携带高度的量子纠缠。材料中阻挫磁性的受控研究受到短动力学时间尺度和杂质存在的阻碍，而当处理超过 N~30 个粒子的动力学时，数值模拟通常难以进行。另一种方法是利用量子模拟器直接在受控量子系统间构建预设的阻挫相互作用，已有若干小规模实验朝此方向迈进。在本文中，我们在多达 N = 16 个囚禁 Yb+ 原子的晶体上，对具有横向场的长程反铁磁量子 Ising 模型进行了量子模拟。我们通过连续调节相互作用范围直接控制阻挫量，并通过空间分辨自旋探测直接测量自旋关联函数及其动力学。我们发现磁序对阻挫量有显著的依赖性，并提取了所得相中的量子相干性特征。
引用
@article{arxiv.1210.0142,
title = {Emergence and Frustration of Magnetic Order with Variable-Range Interactions in a Trapped Ion Quantum Simulator},
author = {R. Islam and C. Senko and W. C. Campbell and S. Korenblit and J. Smith and A. Lee and E. E. Edwards and C. -C. J. Wang and J. K. Freericks and C. Monroe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.0142},
year = {2015}
}