Probing Defects with Quantum Simulator Snapshots
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
利用量子模拟器快照探测缺陷的物理特性，通过提取缺陷熵和访问有效缺陷共形场理论的固定点线，实现对不同缺陷类型的实验研究。
2025-08-05 cond-mat.str-el quant-ph
Probing quantum properties of black holes with a Floquet-driven optical lattice simulator
本文提出用局域Floquet驱动光晶格中的超冷原子模拟(1+1)和(2+1)维黑洞，通过位置依赖隧穿编码弯曲几何，并仅用格点布居测量确定霍金温度，为探测黑洞量子信息置乱提供了可行平台。
2025-03-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing spin fractionalization with ESR-STM absolute magnetometry
本文提出利用ESR-STM映射S=1/2边缘自旋的杂散场并反演Biot-Savart方程以获取边缘磁化图，从而实现对Haldane自旋链分数磁矩与局域化长度的直接测量。
2023-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing spin hydrodynamics on a superconducting quantum simulator
研究利用超导量子模拟器实验探测无限温度下的自旋输运，通过模拟量子电路制备Haar随机态，观察到了扩散性输运及强无序下的反常亚扩散现象，为研究非平衡物理提供了可扩展方法。
2024-09-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Probing infinite many-body quantum systems with finite-size quantum simulators
合成量子物质的实验研究必然限于在有限大小的量子模拟器上制备的近似基态。一般来说，这限制了它们对于强相关系统的可靠性，例如，在量子相变（QPT）附近。在这里，我们提出了一个协议，使一个给定的有限大小的模拟器的最佳利用直接准备，在其散装区域，一个混合状态代表的减少密度算子的的不变性的无限大小的系统的兴趣。该协议是基于相干演化与局部变形的系统哈密顿量。对于系统的自由费米子在一个和两个空间维度，我们说明和解释的基本物理，其中包括准粒子运输对系统的边界，同时保留大量的“真空”。对于一个不可积的扩展的Su-Schrieffer-Heeger模型的例子，我们证明了我们的协议可以更准确地研究QPT。此外，我们还证明了一个相互作用的自旋费米-哈伯德模型的协议与掺杂的一维链和一个小的双腿梯子，其中的初始状态是一个随机叠加的能量低的状态。
2022-04-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin systems with short-time dynamics
针对自旋系统量子模拟器难以制备有限温度态的问题，提出一种基于Jarzynski等式的算法，通过经典重要性采样和Loschmidt回波测量获取有限温度可观测量，可表征长程横场伊辛模型相变且对实验缺陷鲁棒。
2023-05-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Probing Topological Spin Liquids on a Programmable Quantum Simulator
量子自旋液体是具有拓扑有序性的奇异相，是近几十年来物理学研究的热点。这样的相位具有长距离量子纠缠的特征，可以潜在地被利用来实现鲁棒的量子计算。我们使用219个原子的可编程量子模拟器来探测量子自旋液体态。在我们的方法中，原子阵列被放置在一个可果美晶格的链接和里德伯封锁下的演化创建没有本地秩序的受挫量子态。的发病的量子自旋液体阶段的典范环面代码类型的检测通过评估拓扑弦运营商，提供直接签名的拓扑秩序和量子相关性。它的性质进一步揭示了使用原子阵列与非平凡的拓扑结构，代表了第一步拓扑编码。我们的观测使拓扑量子物质的受控实验探索和受保护的量子信息处理成为可能。
2021-04-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing false vacuum decay on a cold-atom gauge-theory quantum simulator
本文在冷原子量子模拟器中实验研究了1+1维U(1)格点规范理论中背景场对施温格粒子对产生的影响，通过调节背景场实现大产生率区间的研究，并发现零质量极限下能谱呈现类玻色激发峰，为可控调节粒子对产生及其远离平衡态动力学研究开辟了新途径。
2024-11-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing spectral features of quantum many-body systems with quantum simulators
本文建立量子模拟器探测量子多体系统激发谱的框架，通过原生时间演化与概率时间间隔处理可观测量动力学实现谱探测器，证明时间复杂度与精度对数相关、噪声下多项式相关，经数值测试并演示IBM器件实验应用。
2025-02-10 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Probing Coherent Many-Body Spin Dynamics in a Molecular Tweezer Array Quantum Simulator
Princeton University（普林斯顿大学）
研究利用可重构光学双阱阵列囚禁极性分子实现相互作用自旋模型的相干多体动力学，探索量子行走、磁子束缚态及磁子对的相干产生与湮灭等动力学行为，验证分子双阱阵列作为相互作用自旋模型量子模拟平台的可行性。
2026-03-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing many-body dynamics on a 51-atom quantum simulator
可控的、相干的多体系统可以提供对量子物质基本性质的洞察，实现新的量子相，并最终导致计算系统超越基于经典方法的现有计算机。在这里，我们展示了一种方法，用于创建受控的多体量子物质，结合确定性准备，可重构阵列的单独捕获的冷原子与强，相干的相互作用，使激发里德堡态。我们实现了一个可编程的伊辛型量子自旋模型与可调的相互作用和系统的大小高达51量子位。在这个模型中，我们观察到相变到空间有序的状态，打破各种离散的对称性，验证这些状态的高保真度的准备和调查的动力学在大型阵列的原子的相变。特别是，我们观察到强大的多体动力学对应于持续振荡的顺序后，快速量子淬火，结果从一个突然的过渡跨越相边界。我们的方法提供了一种在可编程量子模拟器上探索多体现象的方法，并且可以实现新的量子算法。
2017-11-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Creating, probing, and manipulating fractionally charged excitations of fractional Chern insulators in optical lattices
我们提出了一套方案来创建和探测分数Chern绝缘体态的分数电荷激发的光晶格。这包括使用静态局部缺陷和合成通量量子的动态局部插入来创建局部准粒子和准空穴。在实验相关的开边界条件下，对有限正方形晶格上排斥相互作用玻色子的模拟表明，在每个通量量子的$1/2$粒子填充率下，四粒子系统已经表现出量子霍尔态的电荷分馏特征.这一结果对分数阶陈氏绝缘体的绝热制备具有重要意义。我们的工作受到最近原子量子气体实验突破的启发：在光晶格中实现强人工磁场，量子气体显微镜中的单点寻址能力，以及通过设计熵吸收金属库制备低熵绝缘态。
2019-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Probing Complex-energy Topology via Non-Hermitian Absorption Spectroscopy in a Trapped Ion Simulator
该研究在单个囚禁离子中实现两能带非厄米模型，并利用非厄米吸收光谱测量复本征能量，直接揭示unlink、unknot与Hopf link拓扑结构。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing resonating valence bonds on a programmable germanium quantum simulator
该研究利用锗量子点中的空穴自旋进行量子模拟，实现了对多自旋态的相干控制，成功模拟了共振价键并实现了具有 $s$ 波和 $d$ 波对称性的四自旋态，为相关电子系统的相干模拟提供了新方法。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rydberg atom arrays as quantum simulators for molecular dynamics
本文提出利用光学镊子阵列中的里德伯原子作为量子模拟器，通过耦合振动与电子自由度，模拟人工分子动力学，并测试玻恩-奥本海默近似等基本概念。
2025-06-11 quant-ph
Probing eigenstate thermalization in quantum simulators via fluctuation-dissipation relations
本征态热化假说（ETH）为封闭量子多体系统接近平衡态提供了一个普适机制。然而，到目前为止，实验研究集中在ETH的对角线部分所描述的可观测量的弛豫动力学，其验证需要大量的数值输入。这使得ETH的许多一般假设未经测试。在这里，我们提出了一种理论独立的路线，通过观察波动耗散关系的出现来探测量子模拟器中的全部ETH，该关系直接探测ETH的非对角部分。我们讨论并提出协议，独立测量波动和耗散以及高阶时间有序的关联函数。我们首先展示了如何从一个非平衡初始状态的波动耗散关系的出现，可以观察到超导量子比特或量子气体显微镜的二维玻色-哈伯德模型。然后重点讨论了可以用囚禁离子实现的长程横场伊辛模型（LTFI）。LTFI表现出丰富的热化现象：对于强横场，我们观察到预热化到一个有效的磁化守恒哈密顿量的波动耗散关系。对于弱的横向场，禁闭激发导致非热的功能，导致违反的波动耗散关系到很长一段时间。此外，在LTFI的可积区域，热化到广义吉布斯系综发生和波动耗散关系，使实验对角化的哈密顿量。我们的工作提出了一个理论独立的方法来表征量子模拟器中的热化，并铺平了道路，量子模拟凝聚态泵浦探测实验。
2020-12-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Probing critical behavior of long-range transverse-field Ising model through quantum Kibble-Zurek mechanism
捕获离子量子模拟器已经证明了高达数十个离子的不同物理模型的定性性质。特别是，在激光驱动下，线性离子链自然地具有长程伊辛相互作用，这已被用于各种现象，如量子相变、局域化、热化和信息传播。对于近期的实际应用，一个中心任务是找到更多的定量应用的噪声量子模拟器，是强大的参数中的小误差。在这里，我们报告的远程横向场伊辛模型使用多达61个离子的量子模拟和探测其量子相变通过Kibble-Zurek机制的临界行为。通过对耦合系数的标定和验证，我们实现了相同的模型，增加离子数，从而提取一个临界指数的有限尺寸效应。对于铁磁相互作用，我们的实验结果与以前的数值预测吻合得很好。对于反铁磁情况，由于相互作用中的挫折，信号太弱而不能拟合临界指数，但仍然与理论一致。
2022-12-30 quant-ph
Probing many-body quantum chaos with quantum simulators
谱形状因子（SFF）是表征多体量子混沌的能量本征值统计特性的重要参数。此外，可以定义部分光谱形状因子（PSFF），其涉及多体系统的子系统。他们提供了独特的见解，多体系统的能量本征态统计，因为我们显示在分析的基础上的随机矩阵理论和本征态热化假设。我们提出了一个协议，允许在量子多体自旋模型的SFF和PSFF的测量，随机测量的框架内。为了探索量子多体系统的动力学性质，我们的方案采用了在单个实验中不同时间施加的局部随机操作的统计相关。我们的协议提供了一个统一的测试平台，以探测多体量子混沌行为，热化和多体局域化在封闭的量子系统，我们说明与数值模拟的哈密顿和Floquet多体自旋系统。
2022-02-04 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Digital Quantum Simulation of Floquet Topological Phases with a Solid-State Quantum Simulator
量子模拟器具有驾驭复杂量子系统动力学的能力，已成为探测奇异拓扑相的一个有前途的平台。由于各种可控量子系统提供的灵活性，使深入了解量子模拟这样复杂的问题，模拟量子模拟器最近显示出其可行性，以解决探索拓扑相位的问题。然而，数字量子模拟和拓扑相位的检测仍然是难以捉摸的。在这里，我们开发和实验实现了数字量子模拟的拓扑相位与固态量子模拟器在室温下。不同于以往的作品处理静态拓扑阶段，这里模拟的拓扑阶段Floquet拓扑阶段。此外，我们还说明了数字模拟量子淬火和观察Floquet拓扑相的非平衡动力学的过程。利用量子猝灭方法，通过测量时间平均自旋极化，明确地检测到0-和π-能量拓扑不变量。我们的实验开辟了一个新的途径，数字模拟和检测Floquet拓扑相位与快速开发的可编程量子模拟器。
2020-12-10 quant-ph
Probing Geometric Excitations of Fractional Quantum Hall States on Quantum Computers
中等规模的量子技术为科学发现提供了新的机会，但它们也带来了挑战，即确定可以利用这些设备的适当问题，尽管它们目前存在局限性。在固态材料中，分数量子霍尔（Fractional quantum Hall，缩写为HHH）相作为类似于引力子的涌现几何激发的宿主继续吸引人们的注意，这是由电子之间的非微扰相互作用引起的。然而，直接观察这种激发仍然是一个挑战。在这里，我们确定了一个准一维模型，捕捉的几何性质和引力子动力学的的BH-H状态。然后，我们模拟几何淬火和随后的引力子动力学的IBM量子计算机上使用最佳编译的特罗特电路与定制的错误缓解。此外，我们开发了一个有效的，基于最优控制的变分量子算法，可以有效地模拟较大系统中的引力子动力学。我们的结果为在现有量子硬件上研究一类新的易处理模型中引力子的出现开辟了一条新的途径。
2022-05-27 cond-mat.str-el quant-ph
Statistical correlations between locally randomized measurements: a toolbox for probing entanglement in many-body quantum states
我们开发了一个一般的理论框架，测量协议采用随机测量的统计相关性。我们专注于在量子晶格模型中实现局部随机测量与局部随机幺正。特别地，我们讨论了最近在捕获离子量子模拟器中测量高度混合的量子态的第二雷尼熵的理论细节，该量子态由多达$10$量子位组成[Brydges等人，Science 364，260（2019）]。我们推广的协议，以访问的量子态，在实验中顺序准备的重叠。此外，我们讨论的建议量子态断层扫描的基础上随机测量在我们的框架内和相应的缩放系统大小的统计误差。
2019-05-20 quant-ph
Probing The Unitarity of Quantum Evolution Through Periodic Driving
随着量子计算机和模拟器开始产生无法用经典方法验证的结果，开发各种工具来检测和诊断这些设备上的实验错误变得势在必行。虽然状态或过程层析成像是表征实验误差来源的自然方法，但强烈的测量要求使这些策略在除了最小的量子系统之外的所有量子系统中都不可行。在这项工作中，我们制定了基于周期性驱动的量子系统的特定属性的幺正演化的签名。这些签名的缺乏表明在演化的么正性或周期性条件中的一个中断。我们实验检测非相干错误的捕获离子量子计算机使用这些签名。我们的方法是基于重复测量的一个单一的可观察，使这是一个低成本的误差评估与测量要求，规模根据动态特性，而不是系统的大小。
2022-12-21 quant-ph
Photonic Implementation of Quantum Gravity Simulator
该研究通过光子平台模拟量子引力现象，验证了引力中介的非局域性，并揭示了路径信息编码与擦除的重要性。
2022-07-04 quant-ph
Probing tripartite entanglement and coherence dynamics in pure and mixed independent classical environments
量子信息处理利用了非局部功能，这导致了量子力学协议成功部署的重大突破。在这方面，我们解决了三个非相互作用的量子比特的纠缠和相干的动力学最初准备作为最大纠缠GHZ类态耦合独立的经典环境。两种不同的高斯噪声在纯噪声和混合噪声的情况下，即，纯幂律噪声，纯分数高斯噪声，幂律噪声最大化和分数高斯噪声最大化的情况下，假设来表征环境。随着时间依赖的纠缠证人，纯度和退相干措施的帮助下，在整个参数范围内，我们表明，目前的混合噪声的情况下是更有害的比纯的纠缠和相干被发现是短暂的。特别是幂律噪声相位，似乎更灵活，可用于长期保存效果。相比之下，我们发现，在纯噪声和混合噪声的情况下，纠缠和相干性以相对较高的速率退化，没有最终的解决方案，以避免有害的退相效应的分数高斯噪声。在独立的经典环境中，无论是在长时间还是短时间的相互作用下，三量子比特态都可以在纯高斯噪声和混合高斯噪声的驱动下退纠缠和退相干。此外，由于纠缠再生现象的缺乏，系统与环境之间没有信息交换。因此，三量子比特类GHZ态被认为是一个很好的资源，足够长的量子关联，相干性，和量子信息保存在经典的独立通道驱动的纯幂律噪声与极低的参数值。
2021-07-23 quant-ph
Probing phases of quantum matter with an ion-trap tensor-network quantum eigensolver
张量网络（TN）态是局域量子哈密顿量的基态的有效参量表示，广泛应用于数值模拟。在这里，我们将TN量子态直接编码到量子模拟器中，这可能比纯粹的数值模拟具有指数优势。特别地，我们通过制备扩展的Su-Schrieffer-Heeger模型的基态，在离子阱量子计算机上用变分量子本征求解器实现了量子编码TN量子态的优化.通过估计生成状态的拓扑不变量，验证其拓扑序来表征生成状态。我们的TN编码作为捕获离子电路仅采用单站点寻址光脉冲-平台上自然可用的本地操作。我们通过选择不同的磁子级，以及分离的过渡频率来编码偶数和奇数量子比特，以减少最近邻串扰。
2022-03-24 quant-ph
A superconducting circuit probe for analog quantum simulators
模拟量子模拟器可以通过模拟多体系统的哈密顿量来研究这些系统中的量子关联。量子模拟的一个基本问题是研究被模拟多体系统的性质。在这里，我们提出了一个电路QED方案，通过测量耦合到量子模拟器的超导谐振器的光谱来探测这样的属性。我们首先研究了这种方法的一般框架，并表明，谐振器的频谱是直接相关的谐振器和模拟器之间的耦合算子的关联函数。然后，我们将此方案的横向场伊辛模型的超导量子比特实现的模拟器，其中的谐振器频谱中的谐振峰对应的频率的基本激发。谐振器阻尼，量子比特退相干，谐振器的反作用的影响进行了讨论。该设置可用于探测广泛的多体模型。
2015-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing arbitrary polarized photon pairs undergoing double Compton scatterings by a dedicated MC simulator validated with experimental data
提出基于Geant4的Vienna-Warsaw模型模拟任意极化双光子对的双康普顿散射，并利用J-PET探测器的$3 \times 10^5$事件验证，证实模拟与实验谱一致。
2025-10-13 physics.ins-det physics.med-ph quant-ph
Engineering and probing non-Abelian chiral spin liquids using periodically driven ultracold atoms
本文提出基于 Floquet 周期驱动和冷原子实现 Kitaev 蜂窝模型的方案，以构建并探测非阿贝尔手性自旋液体，通过能隙谱学和边缘淬火探测手性边缘信号，为研究非阿贝尔激发和量子化热输运铺路。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Observation of topological links associated with Hopf insulators in a solid-state quantum simulator
霍普夫绝缘体是一种有趣的三维拓扑绝缘体，它具有整数拓扑不变量。它们起源于霍普夫纤维化的数学理论，集中体现了纽结理论和物质拓扑相之间的深刻联系，这使它们区别于其他类别的拓扑绝缘体。在这里，我们实现了一个模型的哈密顿量的Hopf绝缘体在固态量子模拟器和报告的第一个实验观察其拓扑性质，包括迷人的拓扑链接与Hopf纤维化和整数值拓扑不变量从直接层析测量。我们在量子模拟器中观察到的拓扑链接和霍普夫纤维化为在实验中探测霍普夫绝缘体的丰富拓扑性质打开了大门。这种量子模拟和探测方法也适用于其他复杂三维拓扑模型哈密顿量的研究。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unravelling Quantum Dot Array Simulators via Singlet-Triplet Measurements
近年来，双量子点中的单重态-三重态测量已经成为量子信息处理中的一个强有力的工具。同时，量子点阵列被设想为多体模型的模拟量子模拟器。因此，我们探讨了上述单重态-三重态测量的潜力，用于探测和利用海森堡自旋链的基态在这样的量子模拟器。我们制定了一个有效的协议来区分实现的多体基态与其他可能的国家。此外，量子相位之间的过渡，所产生的增加挫折的$J_1-J_2$模型，可以系统地探讨使用相同的一组测量。我们表明，所提出的测量有一个应用程序中产生长距离的预示纠缠以及分离的量子点之间。相关的噪声源，如非零温度和核自旋相互作用，被认为是。
2016-11-22 cond-mat.str-el quant-ph
Superconducting Quantum Simulator for Topological Order and the Toric Code
拓扑有序性正被确立为表征和分类凝聚态系统基态的中心标准，并补充了基于对称性的分类。分数量子霍尔系统和量子自旋液体由于其有趣的量子关联、奇异的激发以及保护存储的量子信息不受错误影响的前景而受到人们的极大关注。在这里，我们表明，这类系统的中心模型的哈密顿，复曲面代码，可以直接实现为一个模拟量子模拟器在超导电路的晶格。在我们的概念中，位于其核心的四体相互作用是通过超导量子干涉器件（SQUID）实现的，该器件由适当振荡的通量偏置驱动。所有物理量子位和耦合SQUID都可以高精度地单独控制。拓扑有序的状态可以通过绝热斜坡的稳定剂相互作用来制备。量子位算子的串，包括沿着不可收缩回路的稳定器和相关性，可以经由与读出谐振器的电容耦合来读出。此外，可用的单量子位操作允许创建和传播复曲面码的基本激发并验证其分数统计。我们提出的架构允许实现各种各样的多体相互作用，从而提供了一个通用的模拟量子模拟器的拓扑秩序和格点规范理论。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Probing critical phenomena in open quantum systems using atom arrays
本研究利用里德堡量子模拟器绝热制备开放量子系统的临界基态，成功观测幂律关联、提取标度维度并识别二维体系的边界普适类，为量子临界性研究提供了新的实验路径。
2025-11-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Probing the Universality of Topological Defect Formation in a Quantum Annealer: Kibble-Zurek Mechanism and Beyond
通过量子相变驱动的系统中产生的拓扑缺陷的数量与驱动时间呈幂律比例关系。这种普遍的标度律是Kibble-Zurek机制（KZM）的关键预测，使用基于硬件的量子模拟器对其进行测试是量子信息科学的一个令人垂涎的目标。在这里，我们使用量子退火提供这样的测试。具体来说，我们报告了广泛的实验测试拓扑缺陷形成通过一维横向场伊辛模型两个不同的D波量子退火设备。我们发现，量子模拟器的结果确实可以解释的KZM为开放系统的量子动力学相位翻转错误，与理论的某些定量偏差可能造成的因素，如随机控制误差和瞬态效应。此外，我们探测物理超越KZM识别签名的普遍性的分布和累积量的扭结的数量和它们的衰变，并再次找到协议的量子模拟器的结果。这意味着广义KZM理论的理论预测，假设与环境隔离，适用于超出其原来的范围，以开放系统。我们通过大量的数值计算来支持这一结果。为了检查这些结果的替代经典解释是否可能，我们使用了自旋矢量蒙特卡罗模型，这是D波器件的候选经典描述。我们发现，从D波退火装置的实验数据的一致性程度是更好的KZM，量子理论，比经典的自旋矢量蒙特卡罗模型，从而有利于量子描述的设备。我们的工作为开放量子系统中的量子临界动力学提供了一个实验测试，并为量子模拟实验的新方向铺平了道路。
2020-05-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Observation of a Many-Body Dynamical Phase Transition with a 53-Qubit Quantum Simulator
量子模拟器是一种受限的量子计算机，它控制量子比特之间的相互作用，可以映射到某些困难的量子多体问题。随着对更大数量的量子比特施加更多的控制，模拟器可以解决更广泛的问题，最终极限是可以解决一般类别的困难问题的通用量子计算机。我们使用一个量子模拟器组成的53量子比特来研究非平衡相变的横向磁场伊辛模型的磁性，在一个制度，传统的统计力学不适用。量子比特由捕获的离子自旋表示，可以在各种初始纯态中制备。我们应用具有可控强度和范围的全局远程伊辛相互作用，并以接近99%的效率测量每个单独的量子位。这允许单次测量任意多体相关性，用于直接探测动态相变和揭示依赖于量子位之间的长程相互作用和高连通性的计算上难以处理的特征。
2017-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Memory Assisted Probing of Dynamical Spin Correlations
提出了一种探测多体超冷晶格气体中非平凡观测量的含时关联的方法。该方案使用量子非破坏物质-光接口，首先将多体系统上感兴趣的可观察物映射到光中，然后将这些信息相干存储到充当量子存储器的外部系统中。在两个（或更多个）时间实例处的可观测的相关性通过包括量子存储器的读出的单个最终测量来检索。这一方法在量子模拟器领域中实现了利用量子存储器研究多体系统在平衡态和非平衡态下的动力学。
2012-02-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing entanglement entropy via randomized measurements
纠缠是多体量子系统的关键特征，在实验室中开发新的工具来探测它是一个突出的挑战。测量量子系统不同分区的熵提供了一种探测其纠缠结构的方法。在这里，我们提出并实验证明了一种新的协议，用于测量熵，基于随机测量之间的统计相关性。我们的实验，进行了一个陷阱离子量子模拟器，证明了系统动力学的整体相干特性，并揭示了其部分之间的纠缠的增长-无论是在没有和存在的混乱。我们的协议代表了一个通用的工具，用于探测和表征工程量子系统在实验室中，适用于任意量子态高达几十个量子比特。
2019-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimentally probing Landauer's principle in the quantum many-body regime
研究利用超冷Bose气体量子场模拟器，通过全局质量淬火和动态层析重建，实验验证了量子多体体系中的Landauer原理，展示了超冷原子平台研究量子热力学的能力。
2025-04-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Measurement of total phase fluctuation in cold-atomic quantum simulators
本文提出利用连续性方程重建局域流来提取相邻玻色气体总相位涨落的方法，并通过一维量子场论模拟实验揭示此前隐藏的相位和模扇区，扩展了冷原子量子模拟器的探测能力。
2025-02-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing the limits of variational quantum algorithms for nonlinear ground states on real quantum hardware: The effects of noise
该研究在真实超导量子处理器上探究了变分量子算法求解非线性薛定谔方程基态的能力，发现量子硬件噪声虽影响能量代价函数评估，但小规模实例仍能收敛，且浅态制备电路避免了保真度估计的差异。
2024-09-23 quant-ph
Probing Celestial Energy and Charge Correlations through Real-Time Quantum Simulations: Insights from the Schwinger Model
本文提出利用实时量子模拟研究光射线算符关联函数的新策略，并以1+1维Schwinger模型为例，采用张量网络方法计算能量与电荷关联子，展示了该方法向真实量子设备扩展的可行性。
2025-02-07 hep-lat hep-ph hep-th
Detecting Complex-Energy Braiding Topology in a Dissipative Atomic Simulator with Transformer-Based Geometric Tomography
Shanxi University（山西大学）
本文提出基于Transformer的机器学习框架，用于探测非厄密系统中复杂能级编织拓扑，通过耗散冷原子模拟器验证了该方法在拓扑不变量预测和带交叉识别中的有效性。
2026-03-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing the Crossover between Dynamical Phases with Local Correlations in a Rydberg Atom Array
Wuhan University of Technology（武汉理工大学）
通过局部关联函数探测磁序动态，揭示U_c(δ)临界参数关系，验证了在可扩展量子模拟器中观察复杂临界动态的可行性。
2025-12-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Induced self-stabilization in fractional quantum Hall states of light
最近在纳米量子光学和超导量子比特方面的进展使得创造强相关的，甚至拓扑有序的光子态成为可能。这些状态中的许多是带隙的，并且表现出任意子激发，这可以用于量子信息处理的鲁棒形式。然而，虽然存在许多量子位阵列建议来设计这些系统的哈密顿量，但如何稳定这些光子量子模拟器的多体基态以防止光子损失的问题仍然在很大程度上没有答案。我们在这里提出了一个简单的机制，实现这一目标的阿贝尔和非阿贝尔分数量子霍尔态的光。我们的构造使用均匀的双光子驱动场将主晶格的量子位与辅助的“阴影”晶格耦合，该晶格由比主量子模拟器本身的量子位损失率快得多的量子位组成。这种耦合导致光子损失所产生的空穴态被迅速地重新填充，并且一旦达到强关联的基态，系统的多体能隙就阻止进一步的光子被添加。分数量子霍尔态（具有少量的准空穴激发的瞬态人口）因此是系统最稳定的状态，所有其他配置将随着时间的推移向它弛豫。这里描述的物理可以在电路QED架构中实现，并且我们的方案成功所需的器件参数在当前技术范围内。我们还提出了一个简单的6量子比特设备，它可以在不久的将来很容易地构建，可以作为我们方案的原理证明。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Fractional Bloch oscillations in photonic lattices
布洛赫振荡是量子粒子在周期势场中的振荡运动，是相干量子输运中最吸引人的效应之一。布洛赫振荡最初是在晶体中的电子的背景下研究的，它体现了物质的波动性质，并在各种不同的物理系统中发现。在这里，我们报告的分数布洛赫振荡的第一个实验观察，使用光子晶格作为一个模型系统的两粒子扩展玻色哈伯德哈密顿。在我们的光子模拟器中，在一维晶格上跳跃的两个相关粒子的动力学被映射到具有工程缺陷的二维晶格中的单个粒子的运动，并通过具有弯曲轴的方形波导晶格中的光传输来模仿。
2013-03-08 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Dissipative preparation of fractional Chern insulators
我们报告的数值精确模拟的耗散动力学的量子主方程，功能分数量子霍尔态作为唯一的稳定状态。特别是，对于范式的霍夫施塔特模型，我们展示了如何Laughlin状态可以很好的近似准备在一个耗散的方式从任意的初始状态，通过简单地泵强相互作用玻色子到相应的单粒子谱的最低陈带。虽然纯（拓扑简并）稳态仅达到低通量限制或扩展的跳跃范围，我们观察到一定的鲁棒性与分数量子霍尔态实验良好控制的通量密度的稳定状态的重叠。这可能被视为朝着解决在量子模拟器中制备强相关拓扑相的长期挑战迈出的令人鼓舞的一步。
2021-11-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Probing Majorana Modes via Local Spin Dynamics
通过研究具有键依赖交换作用的量子自旋链的动力学，研究了其中的Majorana模。具体来说，我们认为两个时间相关的Kitaev海森堡（KH）哈密顿接近所谓的Kitaev临界点。在这里，该模型与Kitaev的p波超导体模型的两个非耦合实例的相边界相吻合，一起支持退化的基态，其特征在于多个马约拉纳模式。在这种情况下，本地自旋的实时动力学揭示了一组强零模式，对应于两次关联函数中的一组突出频率。我们推导出微扰相互作用，将KH自旋链映射到Kitaev的费米子模型的拓扑区域上，从而打开了一个体隙，同时在介观区域中保留了几乎简并的模式，即，对于有限的系统大小。这展示了马约拉纳模式在一系列有效的二聚体中的出现。在这里，每个单元格内的结合能与二聚体间耦合竞争，以产生有限大小的能隙，类似于横向场伊辛模型中的局部能量项。这些模式引起位于系统边缘的局部自旋的长相干时间。通过打破每个二聚体的局部对称性，人们还可以观察到第二类马约拉纳模式的拍频在两个时间的相关函数的边缘自旋。此外，我们开发了一个方案，实现这些模型预测的离子阱量子模拟器与集体寻址的离子。
2021-12-30 quant-ph
Probing transport and slow relaxation in the mass-imbalanced Fermi-Hubbard model
量子多体系统动力学中的约束即使在没有静态无序的情况下也可以显著地改变输运性质和弛豫时间尺度。在这里，我们报告观察到的约束动力学所产生的两个物种的不同的流动性在一维质量不平衡的费米-哈伯德模型，实现了与超冷镱原子在一个依赖于状态的光晶格。通过取代陷阱的潜力和监测系统的后续动力学响应，我们确定了抑制运输和缓慢的松弛与强烈的依赖于质量不平衡和物种间的相互作用强度，最终热化长时间一致。我们的观察表明，量子模拟器的潜力，提供洞察非常规的松弛动力学所产生的约束。
2022-08-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Relativistic meson spectra on ion-trap quantum simulators
近年来，量子多体系统工程的实验进展迅速，这为通过数字或模拟量子模拟对基本物理问题进行受控研究开辟了道路。在这里，我们系统地分析了模拟离子阱的能力，探索相对论介子谱在当前的设备。我们主要讨论了由于横场伊辛模型临界点处的纵向扰动而引起的E_8量子场论体系。正如我们所示，通过精确的数值计算，足够强的长程抑制实验可访问的自旋链模型，吸收光谱允许识别的低洼介子激发具有良好的准确度，即使是小的系统尺寸。因此，我们的建议开辟了一条探索量子多体系统的显着特征，让人想起高能物理学中的介子属性。
2022-02-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-ph
Probing Quantum Nonlinearities through Neutrino Oscillations
通过狄拉克方程的次领先效应对中微子振荡几率的影响，研究了狄拉克方程的量子非线性修正。工作在平面波近似和$μ-τ$部门，我们探讨了各种类别的非线性，有或没有伴随洛伦兹违反。在我们的模型中的参数首先界定当前的实验数据之前，他们被用来估计振荡概率的校正。我们发现，所考虑的非线性只有一小部分有可能在更高的能量相关，从而可能在未来的实验中检测到。我们的模型的一个可证伪的预测是能量依赖的有效质量平方，一般涉及能量的分数幂。
2011-02-05 hep-ph hep-th quant-ph
Probing Site-Resolved Current in Strongly Interacting Superconducting Circuit Lattices
本文在超导电路晶格中利用双势阱受控隧穿实现格点分辨原位电流测量，揭示 Bose-Hubbard 体系相变与驱动耗散浴下的稳态及相互作用辅助输运。
2024-07-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
A randomized measurement toolbox for an interacting Rydberg-atom quantum simulator
本文提出基于随机测量的里德堡原子量子模拟器探测工具箱，利用局部幺正旋转估计纯度与哈密顿量方差，并在SSH模型和淬火XY链中验证其鲁棒性。
2023-09-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Fractional quantum mechanics meets quantum gravity phenomenology
本文通过建立修正Schrödinger演化与分数阶量子力学的联系，探讨了量子引力深红外区域的分形维度特征，并指出探测分数阶量子力学的实验可作为量子引力的等效模型，揭示了两者间的非局域行为类比。
2024-11-14 gr-qc quant-ph
Dynamical preparation of U(1) quantum spin liquids in an analogue quantum simulator
Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学）；Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Harvard University（哈佛大学）；Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）
本文通过超冷原子在方形光超晶格中实现大规模U(1)晶格规范理论，展示非平衡制备扩展区域的U(1)量子自旋液体，并通过新显微镜技术验证Gauss定律，观察实空间相关性和动量空间捏点，证明量子自旋液体区域扩展至约100个晶格点。
2026-04-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
Probing anyonic statistics via Mach-Zehnder interferometry in quantum computers
Boston University（波士顿大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（围道理论物理研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）；Western Washington University（西华盛顿大学）
利用量子计算机构建合成迈克尔逊-干涉仪，研究量子自旋液体中任意子的分数交换统计，通过观察电激发与磁激发的干涉图案验证噪声模型。
2025-04-28 cond-mat.str-el quant-ph
