Measuring quantized circular dichroism in ultracold topological matter
二维材料的拓扑结构传统上通过霍尔电导的量子化来表现,这在输运测量中被揭示。最近,有人预测,拓扑结构也可以引起一个量化的光谱响应后,陈省身绝缘体进行圆形驱动器:比较频率积分耗尽率与驱动器的相反方向导致一个量化的响应所规定的拓扑陈省身数的人口布洛赫带。在这里,我们实验证明这种有趣的拓扑效应的第一次,使用超冷费米原子拓扑Floquet带。此外,我们的耗尽率测量还提供了第一个实验估计的Wannier扩散功能,布洛赫带的基本几何性质。我们的研究结果建立了拓扑光谱响应作为一个多功能的探针,它可以应用于访问的几何和拓扑结构的多体量子系统,如分数陈绝缘体。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Measuring topological invariants of even-dimensional line-gapped non-Hermitian systems through quench dynamics
本文提出一种通用框架,通过构建辅助厄米矩阵并利用淬火后自旋织构在带反转面上的缠绕模式,直接测量偶数维实线能隙非厄米系统的拓扑不变量,并推广至高维与虚线能隙系统,提供了实验可行的检测方案。
2025-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Scheme for measuring topological transitions in a continuous variable system
本研究提出一种测量双光子驱动、单光子调制的克尔非线性谐振器拓扑性质的方案,通过观测Berry曲率与第一陈数揭示拓扑特性,利用猫态基矢构建的参数流形识别拓扑相变,为介观连续变量系统的拓扑研究提供新视角。
2024-07-13 quant-ph
Emulating topological chiral magnetic effects in artificial Weyl semimetals
我们实现了高度可调谐的外尔半金属带,并随后模拟了超导量子线路中的拓扑手征磁效应。我们用精心设计的微波场驱动超导量子线路,将晶格的动量空间映射到参数空间,实现了外尔半金属的哈密顿量。通过测量能谱,我们直接将立方晶格的Weyl点成像,并由Berry曲率测量进一步确定其拓扑缠绕数。特别是,我们使用了一个额外的微波场,以产生一个动量依赖的化学势,从中提取的手性磁拓扑电流的存在下,一个人工磁场。这种纯拓扑电流与磁场成正比,这与著名的安培定律相反,并且可能对拓扑材料和量子器件产生重大影响。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dynamics of coherent and incoherent emission from an artificial atom in a 1D space
通过测量一个人工二能级原子相干和非相干辐射的演化,研究了它在一维开放空间中的动力学行为。原子的状态--一个耦合到传输线上的超导通量量子比特--完全由共振激发微波脉冲控制。相干发射--原子中叠加的直接测量--表现出从非相干发射的振荡偏移$π/2$的衰减振荡,而非相干发射的振荡又与原子布居成比例。发射动力学提供了关于原子的状态和性质的信息。通过对相干动力学的测量,导出了涨落的二次关联函数,并利用量子回归公式重建了共振荧光三重态的非相干谱,与直接测量的谱符合得很好。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Measuring Topological Invariants in Disordered Discrete Time Quantum Walks
量子漫步构成了一个通用的平台,用于模拟离散图上的传输现象,包括拓扑材料特性,同时对相关参数进行高度控制。实验访问和直接测量量子行走的拓扑不变量,我们实现了Tarasinski等人提出的散射方案。[Phys.Rev.A89,042327(2014)]在光子时间复用量子行走实验中。可调硬币操作提供了达到不同拓扑相位的机会,并因此观察到相应的拓扑相变。能够读出的位置和硬币的状态分布,辅以明确的干涉符号测量,允许重建的散射反射振幅,从而计算相关的散装拓扑不变量。正如预测的那样,我们还发现局域化的状态属于不同的拓扑相的两块之间的边缘。为了分析无序的影响,我们已经测量了两种不同类型的无序样品在大型合奏测量的不变量,展示了它们的恒定性在一个无序制度和连续过渡与无序强度增加的第二个无序样品。
2017-10-05 quant-ph
Measuring network quantum steerability utilizing artificial neural networks
本文提出一种基于人工神经网络的通用网络量子导引测量方法,在标准及双局域网络场景中验证了其准确性,并解析证明网络导引阈值由曲线νω=1/3决定。
2025-03-25 quant-ph
Measuring the Unique Identifiers of Topological Order Based on Boundary-Bulk Duality and Anyon Condensation
拓扑序是一种新的量子相,它超越了朗道的破坏性范式。它的定义特征包括强简并基态、长程纠缠和任意子。已知表征任意子的熔合编织性质的$R$ -和$F$ -矩阵可以用来唯一地识别拓扑序。在这篇文章中,我们探讨了一个重要的问题:如何可以实验测量的$R$ -和$F$ -矩阵?通过使用基于具有边界的环面码模型的量子模拟和最先进的技术,我们表明,由于边界-体对偶和任意子凝聚,编织,即$R$ -矩阵,可以完全由边界激发的半编织确定。$F$ -矩阵也可以在一个散射量子线路中测量,该线路包含两个不同阶的三个任意子的融合。因此,我们提供了一个实验协议,用于测量拓扑顺序的唯一标识符。
2020-12-22 cond-mat.str-el quant-ph
Measuring Topological Field Theories: Lattice Models and Field-Theoretic Description
本文提出用场论框架描述拓扑相中的测量,通过格点模型验证测量局域对称算符可产生SPT、自发对称破缺及拓扑有序相,并揭示混合反常导致长程纠缠。
2023-10-26 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Measuring Mixed-State Topological Invariant in Open Photonic Quantum Walk
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Hefei University of Technology(合肥工业大学)
该研究通过光子量子漫步实验,提出了一种测量混合态拓扑不变量的方法,利用非幺正动力学制备拓扑非平凡态,并通过机器学习提取几何相位。
2025-12-31 physics.optics quant-ph
Measuring quantum geometric tensor of non-Abelian system in superconducting circuits
在过去的几十年里,拓扑学在物理学研究中发挥了重要作用。特别是提供拓扑性质局部信息的量子几何张量引起了人们的广泛关注。它将揭示非阿贝尔系统中有趣的拓扑性质,这些性质在实践中尚未实现。在这里,我们使用超导电路中的四量子比特量子系统来构造具有参数调制的简并哈密顿量。通过对哈密顿量进行周期驱动,模拟了Bernevig-Hughes-Zhang模型,得到了干涉振荡的量子几何张量。此外,我们通过提取拓扑不变量揭示了它的拓扑特征,为非阿贝尔系统的量子模拟提供了一种有效的方案。
2022-09-26 quant-ph
Measuring topological invariants for higher-order exceptional points in quantum three-mode systems
本文提出含高阶例外点的非厄米三模量子系统,利用约瑟夫森结电子模与两个微波谐振器耦合,实验测量EP3拓扑不变量并验证其纠缠本征态的非经典性。
2024-12-02 quant-ph
Measuring second Chern number from non-adiabatic effects
量子系统的几何和拓扑与量子动力学有着深刻的联系。在本文中,我展示了如何测量的非阿贝尔Berry曲率及其相关的拓扑不变量,第二陈数,使用动力学技术。第二个陈数是量子霍尔效应四维推广的定义拓扑特征,在从三维拓扑绝缘体到杨-米尔斯场论的系统中都有相关性。我用一个自旋为3/2的粒子在电四极场中的简单例子来说明它的测量。我展示了如何可以动态地测量对角分量的Berry曲率在一个过完整的基础上的退化基态空间,并使用它来提取完整的非阿贝尔Berry曲率。我还表明,一个可以完成相同的想法,随机平均超过随机初始状态的退化基态流形。最后,我展示了如何制造这个系统,并在各种现实系统中测量拓扑不变量,从超导量子比特到捕获的离子和冷原子。
2016-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Measuring a Dynamical Topological Order Parameter in Quantum Walks
具有内在动力学性质的量子过程,如量子行走(QW),违反了平衡统计物理系综的描述。到目前为止,它仍然是一个关键的挑战,以确定背后的酉量子动力学的一般原则。在这里,我们表明和实验观察到,分裂步骤量子阱承认的动力学拓扑序参量(DTOP)方面的一个特征。该整数量化DTOP在给定时间测量由波函数在QW期间累积的几何相位的缠绕。我们观察到不同的动力学制度,在我们的实验实现量子阱,其中每一个可以归因于一个定性不同的时间行为的DTOP。在确定了一个等价的多体问题后,我们揭示了量子阱中DTOP的非解析变化与动力学量子相变的发生之间的有趣联系。
2018-08-12 quant-ph
Chiral Topological Phases from Artificial Neural Networks
受最近将人工神经网络(ANN)技术应用于量子多体物理学领域的进展的启发,我们研究了ANN的灵活性在多大程度上可以用于有效地研究手性拓扑相(如分数量子霍尔(Fractional quantum Hall)相)的系统。通过基准示例,我们证明了在变分Monte Carlo框架中训练限制玻尔兹曼机类型的ANN可以数值地解决WARTH问题以获得良好的近似。此外,我们表明,通过明确的建设如何n体相关性可以保持在一个确切的水平与人工神经网络的波函数表现出多项式缩放与功率n的系统大小。使用这种结构,我们分析代表的范式劳克林波函数作为一个人工神经网络状态。
2018-05-19 cond-mat.str-el quant-ph
Topological laser in a two-dimensional Su-Schrieffer-Heeger lattice with artificial gauge flux
本文提出基于二维Su-Schrieffer-Heeger光子晶格和人工规范通量的拓扑激光器,利用拓扑Wannier循环实现频率与轨道角动量可调的单模大面积激射,并证明扩展型通量在输出强度和无序鲁棒性上优于局域型。
2025-04-10 physics.optics quant-ph
Interferometric approach to measuring band topology in 2D optical lattices
近年来,人们已经实现了具有非零的布洛赫带Berry相位的光晶格。需要开发新的方法,用适合于超冷原子的实验工具测量Berry相位和能带的拓扑性质。本文提出了一种测量二维布洛赫带Berry相位的干涉方法。其关键思想是使用拉姆齐干涉和布洛赫振荡的组合来测量Zak相位,即对应于倒易晶格矢量的闭合轨迹的Berry相位。我们证明了这种方法可以用来测量Bloch带的Berry曲率、Dirac点的π-Berry相位和拓扑带的第一Chern数。我们讨论了几个实验可行的实现这种技术,这使得它对低频磁噪声的鲁棒性。
2012-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Measuring topology in a laser-coupled honeycomb lattice: From Chern insulators to topological semi-metals
超冷费米子被困在一个蜂窝状光晶格构成了一个通用的设置,以实验实现的Halfton模型[物理评论快报。61,2015(1988)]。在这个系统中,一个不均匀的合成磁通量可以通过激光诱导的方法,明确打破时间反演对称性工程。这潜在地打开了能谱中的体隙,其与非平凡拓扑序相关联,即,一个非零的Chern数在这项工作中,我们考虑的可能性,生产和识别这样一个强大的陈氏绝缘体的激光耦合蜂窝晶格。我们探索了一个大的参数空间跨越实验可控参数,并获得了各种相图,清楚地识别可访问的拓扑非平凡制度。我们讨论了冷原子系统中的陈氏绝缘体的签名,考虑可用的检测方法。我们还强调存在的拓扑半金属在这个系统中,这是无间隙的相位,其特征在于非零绕组数,不存在于Halfman的原始模型。
2012-09-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase spectroscopy of topological invariants in photonic crystals
提出了一种利用相位谱测量光子晶体拓扑不变量的方法。我们展示了如何陈数可以推导出的反射系数相位的绕组数。给出了非零反射相绕组数系统边缘态存在性的一个显式证明。该方法被示出为一维和二维光子晶体的非平凡拓扑结构。
2015-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Measuring higher-order bulk topology in a programmable quantum simulator
D-Wave Quantum(D-Wave量子);New Mexico Consortium(新墨西哥联盟);California Institute of Technology(加州理工学院);Simon Fraser University(西蒙菲莎大学)
本研究利用含728个量子比特的超导模拟-数字量子模拟器,实现并探测多维度拓扑绝缘体,通过实空间测量重构复传播子,成功提取三维八极矩等体拓扑不变量,为操控拓扑保护态提供了新途径。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Measuring entanglement entropy and its topological signature for phononic systems
本文通过声子晶体泵浦-探测实验测量非局域关联,首次实验验证了纠缠熵的 Gioev-Klich-Widom 标度律,并利用纠缠谱和纠缠熵揭示拓扑相特征,为不依赖体-边对应关系的拓扑探测开辟了新途径。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Observation of topology of non-Hermitian systems without chiral symmetry
提出一种从右本征态自旋纹理测量一维非厄米系统拓扑不变量的通用方法,并在双量子位核磁共振系统上实验验证,揭示了无手性对称系统的能带拓扑结构。
2025-04-22 quant-ph
Long-range entanglement from measuring symmetry-protected topological phases
本文系统研究了通过对对称保护拓扑相进行单点测量产生长程纠缠的机制,证明一大类SPT相在测量对称荷后会产生反常LRE,并揭示在有限深度线路加单点测量框架下,所有可通过规范阿贝尔群或Jordan-Wigner变换联系的态属于同一等价类。
2024-06-08 cond-mat.str-el quant-ph
Artificial non-Abelian lattice gauge fields for photons in the synthetic frequency dimension
非阿贝尔规范场产生了非平凡拓扑物理。在这里,我们开发了一个方案,创建一个任意SU(2)格点规范场的光子在合成频率维使用动态调制环形谐振器阵列。以光子的偏振态作为自旋基,实现了矩阵值规范场。作为一个具体的例子,我们使用的非阿贝尔广义的Harper-Hofstadter哈密顿量,我们表明,测量的稳态光子振幅内的谐振腔可以揭示的能带结构的哈密顿量,这表明潜在的非阿贝尔规范场的签名。这些结果为探索光子系统中非阿贝尔格点规范场的新拓扑现象提供了机会。
2023-01-19 physics.optics quant-ph
Machine Learning Topological States
人工神经网络和机器学习经过几十年的改进,现在已经进入了一个新的时代,在科学,工业和技术的许多领域中应用爆炸式增长。在这里,我们使用人工神经网络来研究量子物理中一个有趣的现象-物质的拓扑相。我们发现,某些拓扑状态,无论是安全保护或内在的拓扑秩序,可以表示与经典的人工神经网络。这是证明通过使用三个具体的自旋系统,一维(1D)的保序拓扑簇状态和2D和3D的环面代码状态与内在的拓扑秩序。对于所有这三种情况下,我们严格地表明,拓扑基态可以表示为短程神经网络的\textit{exact}和\textit{efficient}时尚-所需的隐藏神经元的数量是一样小的物理自旋和参数的数量规模只有\textit{linearly}与系统的大小。对于2D环面码模型,我们发现所提出的短程神经网络也可以描述阿贝尔任意子的激发态及其非平凡的互统计量。此外,通过使用强化学习,我们表明,神经网络能够找到具有强相互作用的不可积哈密顿算子的拓扑基态,并研究其拓扑相变。我们的研究结果表明,神经网络在描述拓扑量子态方面具有非凡的能力,同时为一般格点模型中拓扑相的机器学习提供了有价值的指导。
2017-11-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Measuring the Chern number of Hofstadter bands with ultracold bosonic atoms
60年前,Karplus和Luttinger指出,在晶格上运动的量子粒子可以获得一个反常的横向速度,以响应力,为铁磁金属中不寻常的霍尔效应提供了解释。这种横向输运的一个显著表现在量子霍尔效应中被揭示出来,其中霍尔电导率所描述的平台归因于表征布洛赫带的拓扑不变量:陈数。到目前为止,与非零陈数相关的拓扑输运仅在电子系统中被揭示。在这里,我们使用的原子云的横向偏转响应于光学梯度的研究来测量人工生成的Hofstadter带的陈数。这些拓扑带是非常平坦的,因此构成了实现分数陈式绝缘体的良好候选者。结合这些偏转测量与带布居的确定,我们得到的最低带$ν_{\mathrm{exp}} =0.99(5)$的陈数的实验值。这一结果,这构成了第一个陈数测量在一个非电子系统中,促进了全光学人工规范场计划,产生均匀通量的光学超晶格。
2014-10-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Measuring Anyonic Exchange Phases Using Two-Dimensional Coherent Spectroscopy
本文通过二维相干光谱研究任意子交换相位,利用非线性响应函数的阈值行为揭示任意子间的分数统计,验证了非阿贝尔任意子的区分能力。
2025-11-21 cond-mat.str-el quant-ph