在离子阱量子模拟器中观测拓扑缺陷的量子叠加

拓扑缺陷是由全局性质保护的系统中的不连续性，在数学和物理学中有着广泛的应用。以往实验研究主要关注其经典性质，而理论预测拓扑缺陷可以表现出量子叠加。尽管这在理解量子相变中的对称性破缺动力学方面具有基础性意义和潜在应用，其实验实现仍然是一个挑战。在此，我们报告了在离子阱量子模拟器中观测到拓扑缺陷的量子叠加。通过设计长程自旋-自旋相互作用，我们观测到一个自旋扭结分裂为不同位置扭结的叠加态，形成一种体现非局域性和量子干涉的“薛定谔扭结”。此外，通过制备具有不同相位、相邻扭结的叠加态，我们观测到波包向不同方向传播，从而明确验证了叠加态中的量子相干性。我们的工作为量子Kibble-Zurek物理中的非平衡动力学提供了有用的工具。