利用超冷原子实现分数量子霍尔态
量子气体
2023-12-13 v2 强关联电子
量子物理
摘要
强相互作用拓扑物质展现出根本性的新现象，在量子信息技术中具有潜在应用。典型例子是分数量子霍尔态，其中磁场与强相互作用的共同作用产生分数电荷准粒子、长程纠缠以及任意子交换统计。合成磁场工程方面的进展提升了在受控量子系统中创造这些奇异态的希望。然而，除近期光子的 Laughlin 态外，在工程中制备分数量子霍尔态仍难以实现。在此，我们利用光晶格中的超冷原子实现了分数量子霍尔（FQH）态。该态是玻色子 Laughlin 态的晶格版本，包含十六个格点上的两个粒子。这一最小系统已捕捉到 Laughlin 型 FQH 态的许多标志性特征：我们观察到两体相互作用的抑制，在密度关联中发现独特的涡旋结构，并通过体对磁扰动的响应测量到分数霍尔电导率 。此外，通过调节磁场，我们利用多体能隙的谱学探测标定了正常态与 FQH 态之间的转变点。我们的工作为利用超冷原子探索高度纠缠的拓扑物质提供了起点。
引用
@article{arxiv.2210.10919,
title = {Realization of a fractional quantum Hall state with ultracold atoms},
author = {Julian Léonard and Sooshin Kim and Joyce Kwan and Perrin Segura and Fabian Grusdt and Cécile Repellin and Nathan Goldman and Markus Greiner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.10919},
year = {2023}
}