Synthetic charge-flux quantum liquids
Tapio P Simula
我们将旋转光通量晶格应用于旋量玻色-爱因斯坦凝聚体。不同的量子态出现的分数比的涡旋电荷密度的光通量密度。我们展示了计算的电荷通量状态，并讨论其拓扑结构和实验签名。
We apply rotating optical flux lattices to spinor Bose-Einstein condensates. Distinct quantum states emerge for fractional ratios of vortex charge density to optical flux density. We exhibit the calculated charge-flux states and discuss their topological structure and experimental signatures.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Tunable Flux through a Synthetic Hall Tube of Neutral Fermions
磁通量可调的霍尔管是研究量子霍尔物理的一种重要几何结构，但在实际空间中实现它的实验仍具有挑战性。在此，我们提出在一维光晶格中实现具有可调谐通量的合成霍尔管，合成环的尺寸由原子超精细态定义。我们研究了磁通对系统拓扑结构的影响，并研究了其猝灭动力学。利用可调磁通，我们展示了如何实现拓扑电荷泵，有趣的电荷流和输运观察旋转自旋基础。最后，我们表明，最近观察到的淬火动力学在一个合成霍尔管可以解释的随机磁通存在于实验中。
Synthetic gauge fields stabilize a chiral spin liquid phase
本文采用从转子平均场近似，计算了SU（$N$）哈伯德模型的相图，该模型描述了平均每个格点只有一个原子的正方形光晶格中的碱土金属费米子原子.我们发现，手性自旋液体预测$N\ge5$和大的相互作用通过一个分馏状态与自旋费米表面的相互作用减少之前过渡到弱相互作用的金属。我们还表明，通过添加一个人工均匀磁场与通量每个元$2π/N$，手性自旋液体成为基态的所有$N\ge 3$在大的相互作用，持续到较弱的相互作用，其自旋间隙增加，这表明自旋液体物理将持续到更高的温度。我们讨论了实现人工规范场和检测预测相位的潜在方法。
Flux-driven quantum spin liquids in kagome optical lattices
量子自旋液体（QSL）定义了一类奇异的量子基态，其中自旋在零温度下是无序的。我们提出了在可果美光晶格中利用外加通量实现量子线的途径。光通量晶格可以用来诱导均匀的光通量和手性三自旋相互作用，从而驱动带隙手性自旋液体的形成。一种不同的方法基于最近的实验，使用激光辅助隧道和晶格倾斜实现了交错的磁通模式，可以驱动具有对称保护节线的无间隙自旋液体。因此，我们的建议，建立一个强大的平台，探索QSL的有效通量的可果美光晶格。
Asymmetric and chiral dynamics of two-component anyons with synthetic gauge flux
研究一维两组分任意子-哈伯德模型中的非平衡动力学，通过映射到密度依赖跳变相位和合成规范通量的扩展玻色-哈伯德梯子，揭示了破缺反演对称性的非对称输运和两种动力学对称性，并展示了统计相位和规范通量对手征与反手征动力学的调控。
Synthetic magnetic fluxes on the honeycomb lattice
我们设计的实验方案能够模拟均匀和交错的磁通量作用于超冷双电子原子，如镱原子，在蜂窝晶格中传播。原子首先被捕获到两个独立的状态选择三角晶格，并进一步暴露于共振拉曼激光束的合适配置。这些光束在两个三角晶格之间产生跳跃，使原子在蜂窝晶格中运动。原子在蜂窝晶格的每个晶胞中运动时，会获得一个非零相位。在均匀情况下，每个细胞维持的人工磁通量可以达到大约两个通量量子，从而实现了具有臭名昭著的霍夫施塔特蝴蝶结构的哈珀模型的冷原子模拟。不同的凝聚态现象，如相对论整数和分数量子霍尔效应，如在石墨烯样品中观察到的，可以用这个方案作为目标。
Synthetic Random Flux Model in a periodically-driven optical lattice
本文提出了一种在二维光晶格中实现的综合随机通量模型。本文从两种原子的玻色-哈伯德哈密顿量出发，讨论了如何利用系统参数的快周期调制来构造无规规范场。我们研究了这样一个系统的输运性质，并描述了时间反演对称性破缺和无序关联对安德森局域化长度的影响。
Synthetic Gauge Fields for Lattices with Multi-Orbital Unit Cells: Routes towards a $π$-flux Dice Lattice with Flat Bands
我们提出了一种基于冷原子气体中的光-物质耦合在具有非平凡连通性的复杂晶格中产生合成磁场的一般策略。我们的方法从一个基本的光通量晶格中产生的通量耦合几个内部状态。从一个高对称性的光通量晶格出发，我们叠加了一个具有超晶格或亚晶格周期的标量势，以消除原始晶格位置之间的联系。作为改变连接性的替代方案，该方法还可以用于从底层父晶格创建或移除晶格位点。为了证明我们的概念，我们认为骰子晶格几何形状作为一个明确的例子，并构建一个骰子晶格的通量密度的一半通量量子每个plaquette，提供了一个途径，以平坦的带具有较大的带隙。虽然我们的建议的直觉源于深光晶格的分析，我们证明了该方法是强大的，即使是浅的光通量晶格远离紧束缚极限。我们还提供了一个替代的实验建议，实现一个合成的规范场在一个完全沮丧骰子晶格的基础上激光诱导跳跃沿个别债券的晶格，再次涉及超晶格潜力。在这种方法中，具有长寿命的激发态的原子被使用“反魔”波长的光捕获，从而允许在用于骰子晶格几何形状的特定激光耦合方案中诱导期望的复杂跳跃元素。最后，我们通过比较这些替代方法的复杂性，并主张复杂的光通量晶格提供更优雅，更容易推广的策略。
Anatomy of Z2 fluxes in anyon Fermi liquids and Bose condensates
我们详细研究了嵌入在有限密度任意子状态中的π通量的性质，任意子形成费米液体或玻色-爱因斯坦凝聚体。通过采用最近发展起来的二维精确格点玻色化方法，我们证明了在与Z 2规范场耦合的费米液体中，这种π通量仍然是一个能量有限的完全退禁闭准粒子.这种π通量伴随着费米子的屏蔽云，在具有抛物线色散的费米气体的情况下，它恰好束缚了1/8的费米子空穴。此外，有一个长期的幂律振荡周围的π通量类似于弗里德尔振荡的液体扰动。这些结果直接延续到正交金属中的π通量激发。与此形成鲜明对比的是，当π通量被耦合到Z2规范场的粒子的玻色-爱因斯坦凝聚体包围时，它束缚了超流半涡，成为具有对数能量成本发散的边缘受限激发。
Resonant dynamics of strongly interacting SU($n$) fermionic atoms in a synthetic flux ladder
理论研究了具有SU（$n$）对称相互作用的$n$能级自旋轨道耦合碱土金属费米子原子的动力学。我们考虑三维晶格与隧穿沿一维，和作为一个综合的层面处理的内部水平，实现了$n$腿通量阶梯。激光驱动用于耦合内部能级并通过阶梯感应有效的磁通量。我们专注于密集和强相互作用的制度，在磁通量的情况下，系统表现为一个莫特绝缘体与抑制运动动力学。在激光拉比频率与现场相互作用的整数比和分数比下，系统在动力学中表现出共振特征。当相互作用有助于克服对原子隧穿的动力学约束时，这些共振就会发生，从而使运动成为可能。不同的共振允许复杂的手性电流模式的发展。当磁场变化时，谐振类似于纵向霍尔电阻中出现的谐振。我们通过研究系统的长时间弛豫行为作为通量的函数，内部能级$n$的数量，和相互作用强度的动态特征。我们观察到一系列的非平凡的预热高原所造成的共振过程的出现在连续的订单微扰理论。我们讨论的协议，以观察在当前的实验条件下预测的现象。
Synthetic Helical Liquids with Ultracold Atoms in Optical Lattices
我们讨论了在一维光晶格中合成实现含超冷费米子原子的螺旋Tomonaga Luttinger液体（HTLL）的关键物理性质的平台。HTLL是一种强关联的金属态，其中巡游粒子的自旋极化和传播方向彼此锁定。我们提出了一个非常规的一维费米-哈伯德模型，在四分之一填充，类似于HTLL在长波长的限制，我们证明了与分析（玻色化）和数值（密度矩阵重整化群）的方法相结合。为在光晶格中超冷费米子原子中实现该模型提供了一种实验上可行的方案。最后，我们讨论了如何鲁棒性的HTLL对反向散射和缺陷，众所周知，从其实现在二维拓扑绝缘体的边缘，是反映在这里提出的合成一维的情况。
Strongly interacting Rydberg atoms in synthetic dimensions with a magnetic flux
本文将合成维度方法拓展到光镊阵列中的强相互作用里德伯原子，通过微波驱动在四格点耦合能级中引入可调U(1)通量，观测到单原子规范场可控振荡及小阵列中的遍历与停滞动力学，为强相互作用多体相研究奠定基础。
Chains with loops - synthetic magnetic fluxes and topological order in one-dimensional spin systems
拓扑量子序的工程化已经成为物理学的一个重要领域。通过在冷原子系统中合成规范场，已经取得了许多进展。在这里，我们将这些发展转移到非常适合量子工程的其他平台，即捕获离子和纳米捕获原子。由于这些系统通常是一维的，人工磁场的作用迄今为止很少受到关注。然而，利用相互作用的长程性质，即使在一维设置中，具有非零磁通量的回路也成为可能。这就产生了一些有趣的现象，如分形能谱、具有局域边缘态的平带和拓扑多体态。我们阐述了一个简单的计划，用于产生所需的人工通量定期驱动XY自旋链。具体的估计表明实验的可行性囚禁离子和原子的波导。
Interacting bosonic flux ladders with a synthetic dimension: Ground-state phases and quantum quench dynamics
磁通阶梯构成了最小的设置，使系统的理解丰富的物理相互作用的粒子同时受到强磁场和晶格势。本文利用密度矩阵重整化群方法，绘制了磁通阶梯模型的基态相图。重点放在参数，可以通过实验实现利用钾原子的内部状态作为一个合成的维度。重点是可观察到的，如手征电流和腿人口的不平衡。考虑到粒子填充量为每级1个玻色子，我们报道了超流体和莫特绝缘体上存在莫特绝缘迈斯纳相和偏置梯形相。此外，我们表明，从适当选择的初始状态的量子猝灭可以用来探测瞬态动力学中的平衡性质。具体地说，我们考虑了在不同的初始粒子分布情况下，合成流梯模型中沿梯级或腿的跳跃矩阵元的瞬时开启。我们表明，可以观察到的瞬态动力学的偏置梯形相位的清晰的签名。此外，手征电流的行为在瞬态动力学进行了讨论。本文提出的结果提供了指导方针，为今后的实施磁通阶梯在实验装置利用合成尺寸。
Synthetic Hall ladder with tunable magnetic flux
本文描述了一个在一维光晶格中中性$^{173}$ Yb原子的可调磁通量的三腿霍尔阶梯系统。梯形腿由原子的三个超精细基态自旋态形成，并且复杂的腿间链接通过使用多个激光束的自旋态之间的拉曼耦合产生。通过梯形格片$ϕ$的有效磁通量由拉曼激光束与格轴的角度控制。我们研究了突然应用拉曼耦合后，$ϕ\approx\fracπ{3}, \fracπ{2},$和$\frac{2π}{3}$的霍尔梯形系统在不同的腿间链结构中的猝灭动力学.原子在自旋成分和晶格位置平面内的半经典轨道表现出有效磁场作用下的特征运动。在一个管配置与三个腿周期性地连接，失超演变被观察到基本上阻尼，这是由于随机通量线程霍尔管。
Quantum spin liquids in a square lattice subject to an Abelian flux
本文报道了在一类新的阻挫系统中观察到的可能的Z 2量子自旋液体：正方晶格中受π通量作用的旋量玻色子。我们构造了一类新的Ginsburg-Landau（GL）型有效作用量来对任意耦合强度下可能的量子或拓扑相进行分类。它可以用来再现沮丧SF与4亚晶格$ 90^{\circ} $共面自旋结构加上它的激发在弱耦合极限和FM莫特加上它的激发在强耦合极限在我们以前的工作中实现。它还建立了深刻的和内在的联系之间的GL有效作用和秩序从量子无序（OFQD）的现象在弱耦合限制。最重要的是，它预测了两个可能的新阶段在中间耦合：FM SF阶段或受挫的磁莫特阶段。我们认为后者更有可能熔化成$ Z_2 $量子自旋液体（QSL）相。如果在中间耦合$ U/t \sim 1 $处能够合理控制加热问题，那么$ Z_2 $量子线的拓扑有序性就有可能通过现有的冷原子或光子实验技术得到唯一的探测。
Synthetic dissipation and cascade fluxes in a turbulent quantum gas
尺度不变通量是湍流叶栅的定义性质，但其直接测量是一个众所周知的问题。在这里，我们执行这样的测量湍流量子气体中的直接能量级联。利用时间周期力，我们在一个大的长度尺度上注入能量，并在均匀囚禁的玻色气体中产生级联。可调节的陷阱深度提供了高动量截止$k_{\textrm{D}}$，其实现了合成耗散尺度。这使我们能够直接获得粒子通量穿过半径为$k_{\textrm{D}}$的动量壳层，而$k_{\textrm{D}}$的可调性允许清楚地演示湍流的第零定律：我们观察到，对于固定的强迫，粒子通量在无耗散极限$k_{\textrm{D}}\rightarrow \infty$中作为$k_{\textrm{D}}^{-2}$消失，而能量通量与$k_{\textrm{D}}$无关。此外，我们的时间分辨测量提供了独特的访问前稳态动力学，当叶栅前在动量空间中传播。
Synthetic Flux Attachment
拓扑场论出现在低能量的强相关凝聚态系统中，并出现在平面引力的背景下。特别是，陈-西蒙斯项的研究引起了通量附着的概念时，规范场耦合到物质，产生通量-电荷复合物。本文研究了在非线性合成规范势作用下玻色-爱因斯坦凝聚体中通量附着的产生。在此过程中，我们将U（1）陈-西蒙斯规范场确定为奇异的密度相关规范势，而它又可以表示为Berry联系。我们设想了一个概念验证方案，其中人工规范场由粒子间相互作用产生的有效光物质失谐微扰诱导。在平均场水平上，我们恢复了一个“带电”的超流体最低限度地耦合到一个背景和陈-西蒙斯规范场的行动。值得注意的是，局部密度扰动与非线性规范势相结合，产生了一个有效的复合玻色子模型的分数量子霍尔效应，显示任意子涡旋。
The Rhombi-Chain Bose-Hubbard Model: geometric frustration and interactions
我们探讨了几何挫折的影响，在一维玻色-哈伯德模型使用链的菱形受磁通量。隧穿、自相互作用和磁通量的竞争导致了除了更传统的Mott绝缘体和超流（Luttinger液体）相之外的对超流（对Luttinger液体）相的出现。我们计算完整的相图的模型，通过识别对Luttinger液相的特性，如对关联函数和结构因子，发现对Luttinger液相是非常敏感的变化远离完美的挫折（半通量）。我们提供了一些建议，使模型更有弹性的变种远离完美的挫折。我们还研究了链的二体纠缠特性。我们发现，虽然块熵对超流和单粒子超流的标度导致相同的中心荷，低的纠缠谱能级的性质揭示了它们的根本区别。
Projective symmetry group classification of chiral $\mathbb{Z}_2$ spin liquids on the pyrochlore lattice: application to the spin-$1/2$ XXZ Heisenberg model
我们使用Schwinger玻色子平均场态的投影对称群分析，对烧绿石晶格上的完全对称以及手征$\mathbb{Z}_2$量子自旋液体进行了完整的分类。我们发现了50个独立的ansätze，包括12个完全对称的最近邻$\mathbb{Z}_2$自旋液体，已被刘等人分类。[https：//journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.075125]。对于每一类，我们指定最一般的平均场哈密顿量。此外，我们通过求解反铁磁海森堡点附近的自旋- $1/2$ XXZ模型的平均场方程，测试了自旋液体ansätze子集的性质。我们发现四个手性自旋液体，打破了晶格模时间反转对称性的螺旋对称性。这些状态有一个不同的对称性比以前研究的磁通量状态，其独特的特点是一个$\fracπ{3}$通量封闭的每一个菱形的晶格。
Snapshot based characterization of particle currents and the Hall response in synthetic flux lattices
量子模拟器吸引了人们极大的兴趣，因为它们承诺洞察量子多体系统的行为，这是经典模拟所禁止的。量子模拟器的一般输出是通过投影测量获得的快照。理论工作的一个中心目标必须是预测与实验中可以测量的完全相同的量。在这里，我们报告的快照为基础的量子晶格模型中的粒子电流的计算与保守的粒子数。它示出了如何充分的概率分布的局部解决粒子流可以从合适的快照数据。此外，我们调查的霍尔响应的相互作用玻色子通量阶梯，利用从矩阵产品状态绘制的快照。磁通梯是最小的晶格模型，它使相关量子相的霍尔响应的微观研究，他们成功地实现了目前的量子气体实验。使用一个特定的模式的酉两个网站的转换，它表明，霍尔极化和霍尔电压可以忠实地计算从实验可行的淬火和有限偏置模拟中获得的快照。
Emergent Kitaev materials in synthetic Fermi-Hubbard bilayers
本研究提出基于拉曼光晶格超冷费米子构建合成费米-哈伯德双层系统，推导有效自旋哈密顿量，证实该平台可模拟Kitaev材料相关物理，为研究量子自旋液体提供新途径。
Realization of a Synthetic Hall Torus with a Topological Charge Pump in a Spinor Bose-Einstein Condensate
利用极化玻色-爱因斯坦凝聚体在环形陷阱中实现合成霍尔环，通过控制相位实现密度调制，研究量子霍尔物理和拓扑现象。
Fractionalized Prethermalization in a Driven Quantum Spin Liquid
本文研究受驱 Kitaev 蜂窝模型，发现 Majorana 物质与 Z2 通量扇区异步加热的分数化预热化现象，并提出低能零通量初态的实验制备与观测方案。
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