二维偶极大-$S$自旋阵列中的可扩展自旋压缩

控制具有大局部希尔伯特空间的 qudit 阵列的量子多体态，为多粒子纠缠开辟了广泛的可能性，这在基础量子科学以及潜在的计量应用中都颇具意义。本工作中，我们从理论上表明，大自旋磁性原子（如 Cr、Er 或 Dy）的二维莫特绝缘体中实现的自旋-自旋相互作用，会在从相干自旋态初始化的非平衡幺正演化中导致可扩展的自旋压缩。对集体压缩动力学的一个实验相关扰动来自二次塞曼位移，其反而导致单个自旋的压缩。利用对自旋阵列量子涨落的截断累积量展开，我们表明，在足够小的二次位移下，自旋压缩动力学类似于典型的一轴扭转（OAT）模型——这正如集体自旋与自旋波变量之间的有效分离所预期的那样。我们借助量子蒙特卡洛与平均场理论重构了该系统的平衡相图，表明具有 OAT 类标度的自旋压缩受到系统中二次位移下长程铁磁序鲁棒性的保护。