四体环交换相互作用与任意子分数统计的观测

环交换是用于建模非常规拓扑物质的基本相互作用，后者有望用于高效量子信息处理。我们报道了在超冷原子系统中对四体环交换相互作用及任意子激发的拓扑性质的观测。通过设计描述由两个正交超晶格形成的断开 plaquette 阵列中原子自旋的 Hubbard 哈密顿量，实现了以环交换为主导项的最小环面码哈密顿量。从自旋序的动力学演化中分辨出环交换相互作用，其与自旋系统两个任意子激发之间预测的能量间隙吻合良好。对 plaquette 中的自旋施加了编织操作，并观测到四自旋态中诱导出的相位 $1.00(3)\pi$，证实了 $\frac{1}{2}$-anynoic 统计。该工作代表了向研究多体系统拓扑物质及其在量子计算与模拟中应用迈出的重要一步。