实现拓扑量子霍尔系统的纠缠哈密顿量
量子气体
2023-07-13 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
拓扑量子多体系统(如霍尔绝缘体)的特征在于其组分间纠缠所编码的隐藏序。纠缠熵是一个实验上可获取、全局量化纠缠的单一数值,已被提出作为拓扑序的首个特征。反之,纠缠的完整描述依赖于纠缠哈密顿量,这是一个更复杂的对象,最初为表述弯曲时空中的量子纠缠而引入。正如 Li 和 Haldane 所猜想,多体系统的纠缠哈密顿量似乎与其边界性质直接关联,这使其特别有助于表征拓扑系统。尽管纠缠谱常用于识别数值模拟中出现的复杂相,其测量仍是一项突出挑战。在此,我们采用变分方法,将合成量子霍尔系统的纠缠哈密顿量作为真实哈密顿量在实验中实现。我们利用编码在镝原子电子自旋中的合成维度,按 Bisognano-Wichmann 预言所建议实现空间形变霍尔系统。最优变分哈密顿量的谱展现出类似拓扑边缘模的手性色散,揭示了纠缠与边界物理间的基本联系。我们的变分程序可轻易推广至多种平台上的相互作用多体系统,标志着向探索具有长程关联(如分数量子霍尔态、手性自旋液体和临界系统)的奇异量子系统迈出重要一步。
引用
@article{arxiv.2307.06251,
title = {Realizing the entanglement Hamiltonian of a topological quantum Hall system},
author = {Quentin Redon and Qi Liu and Jean-Baptiste Bouhiron and Nehal Mittal and Aurélien Fabre and Raphael Lopes and Sylvain Nascimbene},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.06251},
year = {2023}
}
备注
16 pages, 15 figures