在量子点方格中观测到的 Nagaoka 铁磁性
介观与纳米尺度物理
2020-03-06 v3 量子物理
摘要
人工构建的高度可控量子系统有望作为模拟器，用于研究超越经典计算机能力的涌现物理。多体物理中的一个重要问题是巡游磁性，它纯粹源于自由电子的长程相互作用，其是否真实存在于实际系统中数十年来一直备受争议。在此，我们使用一个由四方格量子点构成的量子模拟器来演示 Nagaoka 铁磁性。这种形式的巡游磁性在理论上已被严格研究，但在实验中一直无法实现。我们向该方格中加载三个电子，并通过自旋的逐对测量，证明了自发铁磁关联的预期涌现。我们发现，该铁磁基态对格点势中的人工无序具有显著的鲁棒性，并且可以通过将方格拓扑改变为开链来诱导其向低自旋态转变。对 Nagaoka 铁磁性的这一演示表明，量子模拟器可用于研究此前在任何系统中均未被观测到的物理现象。这项工作也是迈向大规模关联电子系统量子点模拟器的重要一步。
关键词
引用
@article{arxiv.1904.05680,
title = {Nagaoka ferromagnetism observed in a quantum dot plaquette},
author = {Juan P. Dehollain and Uditendu Mukhopadhyay and Vincent P. Michal and Yao Wang and Bernhard Wunsch and Christian Reichl and Werner Wegscheider and Mark S. Rudner and Eugene Demler and Lieven M. K. Vandersypen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.05680},
year = {2020}
}
备注
This version: main (8 pages, 6 figures) + supplementary (15 pages, 8 figures)