相互作用量子电路中拓扑相变的观测
量子物理
2015-06-22 v1
摘要
凝聚态系统中拓扑相的发现改变了现代物质相的概念。拓扑序的全局性质使得这些相具有鲁棒性，因而具有应用前景。然而，这种序的非局域性使得直接的实验研究成为一项突出的挑战，即使是最简单的模型拓扑系统也是如此，而组成粒子之间的相互作用更增加了这一挑战。在此，我们展示了一种新的动力学方法，通过利用最先进的超导量子电路所提供的精确控制，来探索相互作用和非相互作用系统中的拓扑相。我们利用该方法实验探索了著名的拓扑相变 Haldane 模型，直接测量了系统的拓扑不变量。我们构建了该模型的拓扑相图，并可视化了跨越相变的态的微观演化，这些任务的实验实现一直难以捉摸。此外，我们开发了一种新的量子比特架构，允许同时控制两量子比特哈密顿量中的每一项，借此我们将研究扩展到相互作用哈密顿量，并发现了相互作用诱导的拓扑相的出现。我们的实现涉及对量子系统全局和局部纹理的测量，接近 R. Feynman 所设想的量子模拟原始理念，即利用可控量子系统研究 otherwise 无法触及的量子现象。这种方法展示了超导量子比特在量子模拟方面的潜力，并为研究量子系统中的拓扑相建立了一个强大的平台。
引用
@article{arxiv.1407.1585,
title = {Observation of topological transitions in interacting quantum circuits},
author = {P. Roushan and C. Neill and Yu Chen and M. Kolodrubetz and C. Quintana and N. Leung and M. Fang and R. Barends and B. Campbell and Z. Chen and B. Chiaro and A. Dunsworth and E. Jeffrey and J. Kelly and A. Megrant and J. Mutus and P. O'Malley and D. Sank and A. Vainsencher and J. Wenner and T. White and A. Polkovnikov and A. N. Cleland and J. M. Martinis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.1585},
year = {2015}
}