阻挫自旋1/2反铁磁体中超弱磁各向异性的量子模拟方法
量子物理
2025-10-02 v2 强关联电子
摘要
电子自旋与量子比特之间的内在等价性为磁性材料的量子模拟提供了自然基础。然而，将磁晶各向异性（MCA）——真实磁体的一个关键特征——纳入其中仍是一项重大挑战。在此，我们为 CuSb2O6 中的 MCA 开发了量子模拟框架，CuSb2O6 是一种自旋1/2反铁磁体，具有由近正方晶格中受挫的各向异性交换相互作用产生的交替铁磁链。 自旋网络被建模为四量子比特正方晶格，并引入四个成对辅助量子比特来编码角度依赖的 MCA。每个自旋位点的双量子比特表示克服了泡利算符平方仅产生恒等算符的局限性，使得 MCA 项能够忠实地嵌入量子电路。使用变分量子特征求解器，我们确定了一个极小的易轴 MCA 常数，仅为最近邻交换相互作用的 0.00022%，但足以驱动伴随 自旋重取向的自旋翻转转变以及磁矩的强烈角度变化。在此区域之外，模拟揭示了在超高场下的半饱和磁相，该相由各向异性次近邻相互作用稳定。我们的发现证明了在真实材料中对复杂磁现象进行资源高效量子模拟的可行性。
引用
@article{arxiv.2509.21974,
title = {Quantum simulation approach to ultra-weak magnetic anisotropy in a frustrated spin-1/2 antiferromagnet},
author = {Ki Won Jeong and Jae Yeon Seo and Sunghyun Lim and Jae Min Hong and Hyeon Jun Ryu and Jongseok Byeon and Kyungsun Moon and Nara Lee and Young Jai Choi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.21974},
year = {2025}
}