傅里叶光子模拟器中的拓扑相变与几何阻挫
光学
2025-11-24 v3 无序系统与神经网络
摘要
具有连续自旋取向的 XY 模型在理解拓扑相变和涌现阻挫现象（如超导和超流相变）中起关键作用。然而，由阻挫晶格几何和竞争自旋相互作用产生的复杂能量景观使这些模型在计算上难以处理。为应对这一挑战，我们设计了一种可编程光子自旋模拟器，能够模拟具有可调晶格几何和自旋耦合的 XY 模型，从而系统地探索其统计行为。我们在具有最近邻相互作用的正方晶格 XY 模型中实验观察了 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) 转变，并准确确定了其临界温度。扩展到阻挫系统，我们在三角和蜂窝晶格中实现了该方法，揭示了复杂的相变和阻挫效应，这些与理论预测一致。这一多功能平台为探索不同几何和相互作用方案下未知的 XY 模型现象开辟了途径，在解决复杂优化和机器学习问题方面具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.2503.24363,
title = {Topological Phase Transition and Geometrical Frustration in Fourier Photonic Simulator},
author = {Yuxuan Sun and Weiru Fan and Xingqi Xu and Da-Wei Wang and Hai-Qing Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.24363},
year = {2025}
}