潘宁阱中里德伯离子的量子模拟
利用冷阱离子对相互作用多体自旋系统进行量子模拟已成为常规操作,一维和二维系统中数百个自旋的研究已广泛开展。目前最常见的技术方案是将自旋自由度编码在低能电子态,并通过晶格振动介导自旋间相互作用。该研究团队提出了一种新方法,可将二维自旋系统的相互作用强度提高数个数量级。结合阱离子前所未有的长寿命特性,该技术为探索长时标现象(如阻挫系统和动力学受限系统中的缓慢集体弛豫过程)开辟了新途径。该平台利用了里德堡电子态间的强偶极相互作用以及彭宁阱提供的平面约束效应。研究人员系统分析了形成该阱的强电磁场对里德堡态特性的影响,证实实验条件下可实现兆赫兹量级的自旋-自旋相互作用强度。为简要展示该量子模拟器的性能,该工作以三个离子实现的阻挫自旋系统为例,研究了其中的量子纠缠特性。

