托盘离子处理器上 Kitaev 蜂窝模型的鲁棒左手缠绕边动力学

Kitaev 的蜂窝模型是一个恰好可求解的体系，拥有非阿贝尔任何子和拓扑保护边缘模式，为容错量子计算提供了平台。然而，真实的 Kitaev 材料常包含复杂的次级相互作用，这会遮蔽自旋液行为，并迫使需要新颖的量子计算方法进行高效模拟。本文报道了在托盘离子量子处理器上对 22 站点 Kitaev 蜂窝晶格的量子模拟，包括带与不带存在于真实材料中的非可积 Heisenberg 相互作用。我们发展了高效的量子电路用于基态准备，实现高精度，能量误差相当于有效温度为 0.2（以 Kitaev 相互作用的单位计），这与实验相关的自旋液临界带相一致。从这些状态开始，我们施加受控扰动并测量沿系统边缘的时间依赖自旋关联。在非阿贝尔相中，我们观察到与非零 Chern 数相符的左手缠绕边动力学，这是拓扑秩序的标志性特征；当过渡到阿贝尔toric code相时，这一现象消失。扩展到非可积 Kitaev-Heisenberg 模型后，我们发现弱 Heisenberg 相互作用可保持左手缠绕边动力学，而更强的耦合则抑制这种动力学，信号显示拓扑保护的崩溃。我们的工作表明，可通过可编程量子硬件探测量子自旋液中拓扑秩序动力学信號的通用方法，为强相关材料的量子模拟开辟了新路径。