国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

分?jǐn)?shù)量子霍爾（FQH）態(tài)以其穩(wěn)健的拓?fù)漤樞蚨劽⒕哂袑?duì)容錯(cuò)量子計(jì)算應(yīng)用具有吸引力的特性。一個(gè)工程化的量子平臺(tái)將提供在沒(méi)有外部磁場(chǎng)的情況下操作FQH態(tài)的機(jī)會(huì)，并增強(qiáng)對(duì)這些奇異態(tài)的局部和相干調(diào)控。

在此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士和陸朝陽(yáng)教授等人使用基于光子阻斷的可編程片上平臺(tái)，在二維電路量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)上展示了光子FQH狀態(tài)的晶格版本。在人工規(guī)范場(chǎng)中觀察到有效光子洛倫茲力和蝶形光譜，這是FQH狀態(tài)的先決條件。

在局部光子對(duì)1/2填充因子的Laughlin FQH波函數(shù)進(jìn)行絕熱組裝后，觀察到FQH光子之間的強(qiáng)密度相關(guān)性和手性拓?fù)淞鲃?dòng)。然后，作者驗(yàn)證了FQH態(tài)響應(yīng)外部場(chǎng)的獨(dú)特特征，包括生成準(zhǔn)粒子的不可壓縮性和分?jǐn)?shù)量子霍爾電導(dǎo)率的特征。本文的工作說(shuō)明了創(chuàng)建和操縱由光子組成的新型強(qiáng)相關(guān)拓?fù)淞孔游镔|(zhì)的途徑，并為容錯(cuò)量子信息設(shè)備開(kāi)辟了可能性。

相關(guān)文章以“Realization of fractional quantum Hall state with interacting photons”為題發(fā)表在Science上。

內(nèi)容詳解

當(dāng)帶電粒子被限制在二維（2D）層中并在低溫下受到強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，將出現(xiàn)一種具有明顯特性的新物質(zhì)狀態(tài)，即FQH狀態(tài)。這些狀態(tài)將拓?fù)浜蛷?qiáng)相關(guān)性質(zhì)與宿主準(zhǔn)粒子與分?jǐn)?shù)電荷和分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)相結(jié)合，并且在凝聚態(tài)物理學(xué)和量子信息科學(xué)領(lǐng)域也具有重要意義。?

在連續(xù)二維系統(tǒng)之外，在具有強(qiáng)粒子相互作用和有效磁通量的離散晶格系統(tǒng)中，也有望在沒(méi)有外部磁場(chǎng)的情況下以分?jǐn)?shù)Chern絕緣體的形式發(fā)生，這引發(fā)了大量關(guān)于人工晶格系統(tǒng)中FQH態(tài)的產(chǎn)生和檢測(cè)的理論研究。

工程量子平臺(tái)為這種人工晶格系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)提供了一種自下而上的方法，包括使用超冷原子或電路QED技術(shù)。在這些平臺(tái)中，電路QED晶格中的光子是非常有前途的候選者，因?yàn)樗哂衅峡蓴U(kuò)展性、晶格幾何形狀的柔性以及對(duì)單個(gè)站點(diǎn)的通用控制能力。

在電路QED平臺(tái)上進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)工作，但在足夠大的二維晶格上同時(shí)實(shí)現(xiàn)光子相互作用和人工規(guī)范場(chǎng)仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。?在這里，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)使用等離子體晶格的電路QED系統(tǒng)，以創(chuàng)建和調(diào)控光子FQH態(tài)，并演示分?jǐn)?shù)量子霍爾電導(dǎo)率的特征。

電路QED晶格

使用最近開(kāi)發(fā)的等離子體光子盒來(lái)設(shè)計(jì)FQH系統(tǒng)，這是一個(gè)約瑟夫森結(jié)分流超導(dǎo)振蕩器。它具有顯著的不和諧性，有助于分離出用于工程復(fù)雜多體哈密頓量的干凈兩能級(jí)系統(tǒng)。

作者通過(guò)倒裝芯片組裝方法將其擴(kuò)展為在芯片上形成二維晶格（圖2A）。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)光子通過(guò)等離子體躍遷跳入空箱時(shí)，第二個(gè)光子將由于非諧波能量損失而被阻塞。光子跳躍是通過(guò)兩個(gè)相鄰盒子之間的Floquet驅(qū)動(dòng)耦合器實(shí)現(xiàn)的。

本文在39×16晶格上布置了24個(gè)光子盒和4個(gè)耦合器，跳頻幅度和相位可以動(dòng)態(tài)編程。圖1B顯示了當(dāng)Floquet驅(qū)動(dòng)處于共振狀態(tài)時(shí)，光子在兩個(gè)孤立位點(diǎn)之間的周期性跳躍。圖1C顯示了閉環(huán)內(nèi)清晰的相位干涉圖案，再現(xiàn)了Aharonov-Bohm效應(yīng)。

圖1. 光子FQH態(tài)的電路QED晶格

圖2.?人工磁場(chǎng)合成的驗(yàn)證

圖3.?光子FQH態(tài)的絕熱制備

圖4.?基態(tài)波函數(shù)的描述

圖5.?對(duì)外場(chǎng)的響應(yīng)

綜上所述，作者已經(jīng)在具有單站點(diǎn)可編程性的二維電路QED晶格上實(shí)現(xiàn)了光子FQH態(tài)的晶格版本，這是過(guò)去十年拓?fù)涔庾訉W(xué)中長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。同時(shí)還獲得了驗(yàn)證奇異相關(guān)拓?fù)湫再|(zhì)的明確特征。量子非線性光學(xué)在單光子水平上的精確控制，以及集成QED電路固有的可擴(kuò)展性，為探索由光子組成的新型強(qiáng)相互作用拓?fù)淞孔游镔|(zhì)和拓?fù)淞孔佑?jì)算中的實(shí)際應(yīng)用提供了目前的方法潛力。

通過(guò)擴(kuò)大系統(tǒng)尺寸，大規(guī)模FQH狀態(tài)的組裝將進(jìn)一步釋放單站點(diǎn)可編程性的優(yōu)勢(shì)，用于局部任意子的拓?fù)湎喔蛇\(yùn)動(dòng)。此外，通過(guò)設(shè)計(jì)超越光子-光子阻斷的定制多光子相互作用，它將開(kāi)辟一個(gè)可能性領(lǐng)域，以非阿貝爾統(tǒng)計(jì)作為容錯(cuò)量子信息硬件來(lái)合成和控制更奇特的涌現(xiàn)粒子。

文獻(xiàn)信息

Can Wang?, Feng-Ming Liu?, Ming-Cheng Chen?, He Chen, Xian-He Zhao, Chong Ying, Zhong-Xia Shang, Jian-Wen Wang, Yong-Heng Huo, Cheng-Zhi Peng, Xiaobo Zhu, Chao-Yang Lu*, Jian-Wei Pan*, Realization of fractional quantum Hall state with interacting photons, Science. (2024).

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/05/03/475e8708d1/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

?強(qiáng)！中科大潘建偉院士，再發(fā)Science！

相關(guān)推薦

?強(qiáng)！中科大潘建偉院士，再發(fā)Science！