利用栅极定义量子点对抗铁磁海森堡链的量子模拟

相互作用费米子的量子力学关联导致奇异相的出现。磁性相自然出现在费米-哈伯德模型的莫特绝缘体区中，其中电荷局域化而自旋自由度保留。在该区中，预测会出现共振价键、受阻磁性和自旋液体等现象。具有工程化哈密顿量的量子系统可用作此类自旋物理的模拟器，以提供超越解析方法和经典计算机能力范围的见解。为发挥作用，需要制备复杂多体自旋态的方法以及获取相关可观测量的途径。在此，我们展示了利用线性量子点阵列在莫特绝缘体区中对磁性的量子模拟。我们表征了海森堡自旋链的能量谱，由此可确定均匀交换耦合条件何时满足。接下来，我们在海森堡哈密顿量的单态和三重态子空间中通过全局交换振荡研究多自旋相干性。最后，我们绝热制备均匀自旋链的低能全局单态，并通过在每个最近邻对上及其关联中的双自旋单态-三重态测量对其进行探测。本文所展示的方法与控制为量子磁性的模拟开辟了新机遇，受益于栅极定义量子点阵列在调谐与布局上的灵活性。