两种粒子 Rydberg 原子阵列中的新基态与涌现量子多体痕迹

Rydberg 原子阵列已被证明是量子模拟和量子计算的一个吸引人平台。最近的实验发展使得能够利用光梭阵列捕获和控制两种粒子，带来了更复杂的相互作用，从而使得各种新型量子态和现象得以涌现，从而导致对理论和数值研究日益增长的需求。在本文中，我们系统地计算了交替两种粒子原子阵列的基态相图，并发现一些无法在传统冷原子平台中实现的新量子态，例如周期为4的 product 态$|1100\rangle^{\otimes m}$，周期为6的 product 态$|111000\rangle^{\otimes m}$以及序-无序分离相。我们也确认了漂浮相的存在，但在该系统中它必须由两个相互作用的玻色场来描述；而单一粒子 Rydberg 原子阵列中的漂浮相可以理解为自由玻色子。更有趣的是，在涌落动力学中我们发现一种与以前在单一粒子原子中发现的量子多体痕迹不同的新型量子多体痕迹，这一发现通过 PXP 模型的低能有效理论得到解释。相反，新发现的量子多体痕迹的底层物理可以用一种涵盖整个能谱的扰动理论来描述。提供了详细的实验准备这些状态和观察这些现象的分析。数值证据表明，所提出的方案对典型的实验相关缺陷具有较强的鲁棒性，从而可以实现。我们的工作为在竞争相互作用和量子涨落的作用下，实现对新型量子多体态的平衡和非平衡量子模拟开辟了新道路。