在可调谐二维单里德伯原子阵列中实现量子 Ising 模型
量子气体
2016-07-26 v3 原子物理
量子物理
摘要
自旋模型是用于模拟复杂真实世界强关联材料的简化多体哈密顿量的典型例子。然而，尽管其具有简化特性，一旦粒子数超过几十个，其动力学通常无法在经典计算机上精确模拟。因此，近年来利用原子和分子物理学工具对自旋哈密顿量进行量子模拟变得非常活跃，使用了光学晶格中的超冷原子或分子，或囚禁离子。所有这些方法都有各自的优点，但也存在局限性。在此，我们报告了一个用于研究自旋系统的新平台，该平台使用囚禁在具有任意几何形状的二维光学微阱阵列中的单个原子，填充率范围从 60% 到 100%，且初始构型精确已知。当激发到里德伯 D 态时，原子会经历强相互作用，其各向异性特征为模拟奇异物质开辟了令人兴奋的前景。我们通过研究在横场中多达三十个自旋的 Ising 类自旋-1/2 系统的动力学，展示了我们系统的多功能性，涵盖了多种一维和二维几何形状以及广泛的相互作用强度范围。对于各向异性影响预期较小的几何形状，我们发现与自旋-1/2 系统的从头算模拟非常吻合，而对于强各向异性情况，D 态的多能级结构具有可测量的影响。我们的发现确立了单里德伯原子阵列作为研究量子磁性的多功能平台。
引用
@article{arxiv.1509.04543,
title = {Realizing quantum Ising models in tunable two-dimensional arrays of single Rydberg atoms},
author = {Henning Labuhn and Daniel Barredo and Sylvain Ravets and Sylvain de Léséleuc and Tommaso Macrì and Thierry Lahaye and Antoine Browaeys},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.04543},
year = {2016}
}
备注
This is the version of the manuscript as initially submitted to Nature