通过集合原子自旋的闭环前馈控制物理仿真非线性自旋系统哈密顿量

近几十年来，量子计算领域取得了显著发展。尽管在实现完全数字化、可扩展且容错的量子计算机方面取得了很大进展，但仍有许多重要挑战需要克服。在此期间，对感兴趣的量子系统的直接仿真不仅能填补探索多体物理和量子到经典转变等基本问题的重要空白，还可能为验证量子模拟结果提供替代方法。在这项工作中，我们将演示一种利用非破坏性测量对冷中性原子系综的集合磁矩进行闭环控制的方法，以仿真各种自旋系统哈密顿量。通过适当地修改反馈控制律，我们能够在系综中产生非线性动力学行为，使我们能够在介观尺度上探索集合自旋系统的物理学。此外，控制集合自旋中的原子数量可能使我们能够研究这些动力学在从完全量子到经典极限的转变中的行为。具体而言，我们仿真了两个模型：Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）哈密顿量，以及一个密切相关的模型，即受击陀螺（Kicked Top）。在前一种情况下，我们表明我们的系统在预期的参数区间经历了对称性破缺相变。在后一种情况下，我们探索了两个有趣的方面：混沌的形成，以及动力学驱动的离散时间晶体相。然后我们将讨论这种方法的优点和局限性。