二维离散时间晶体的实现：基于各向异性海森堡耦合
量子物理
2025-01-31 v1
摘要
离散时间晶体 (DTC) 是一种仅在非平衡系统中出现的物相典型例证。这种现象以离散时间平移对称性的自发破缺为特征，为研究统计物理学中的一个根本问题提供了丰富的探索平台：驱动量子系统如何表现出超出其恒定演化对应体的涌现行为？与平衡相不同，DTC 表现出宏观的相干量子动力学特征，挑战了热力学行为普遍消除量子信號的传统叙述。然而，由于困难以通过经典或量子计算机进行仿真，先前研究受限于以类似 Ising 耦合为主的模型——且大多仅在一维中——这阻碍了我们对在符合自然界实际情况的相互作用模型中是否存在 DTC 的理解。本文通过结合最新一代 IBM 量子处理器与先进的张量网络方法，成功证明了在由各向异性海森堡相互作用支配的二维系统中，DTC 的存在。我们的全面分析揭示了包含自旋瘦、均匀化和时间晶体相的丰富相图，突显了通过多种控制参数调节这些相的可调性。关键在于，我们的结果强调了初始化、相互作用各向异性和驱动协议在稳定 DTC 相中的相互作用。通过将 Floquet 物质的研究扩展到不再受简化模型限制，我们为探索驱动系统如何桥接量子相干性与涌现非平衡热力学奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2501.18036,
title = {Realization of Two-dimensional Discrete Time Crystals with Anisotropic Heisenberg Coupling},
author = {Eric D. Switzer and Niall Robertson and Nathan Keenan and Ángel Rodríguez and Andrea D'Urbano and Bibek Pokharel and Talat S. Rahman and Oles Shtanko and Sergiy Zhuk and Nicolás Lorente},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.18036},
year = {2025}
}