拓扑自旋纹理在Penning trap中的实验实现
量子物理
2026-04-16 v1 原子物理
摘要
量子模拟通过可控的多体平台提供了探索复杂相和动力学的强大途径，这些相和动力学在自然材料中难以获得。其中，拓扑自旋纹理如skyrmion是现代凝聚态物理学的核心，并在手性量子多体系统中发挥关键作用。然而，其在大规模可编程量子平台上的受控实现仍是一个突破性挑战。本文报告了在超过150个束缚离子的二维晶体中实现确定性生成和单离子分辨率重构拓扑自旋纹理。通过全局施加自旋相关力，我们生成skyrmion配置并以单离子分辨率重构完整的矢量自旋场，获得缠绕数为，平均局部保真度为。此外，我们实现了单离子分辨率的控制，以确定性准备域壁状态，将方法扩展到更广泛的非均匀自旋纹理类。这些结果确立了束缚离子晶体作为构建复杂自旋纹理的平台，为探索长程相互作用量子系统中拓扑相关非平衡动力学打开了大门。
引用
@article{arxiv.2604.13872,
title = {Experimental realisation of topological spin textures in a Penning trap},
author = {Julian Y. Z. Jee and Nihar Makadia and Joseph H. Pham and Gustavo Café de Miranda and Michael J. Biercuk and Athreya Shankar and Robert N. Wolf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.13872},
year = {2026}
}
备注
12 pages, 8 figures