在模拟-数字混合模拟器上实现量子临界性与动力学的工程调控

理解非平衡态相互作用多体系统中的涌现现象是物理科学中令人振奋的前沿领域。虽然量子模拟器为解决这一长期难题提供了可行路径,但在实践中仍面临三大挑战:直接实现所需相互作用、测量任意可观测量以及抑制误差。该研究团队通过中性原子阵列模拟器中里德堡与超精细量子比特间的相干映射,实现了对复杂量子动力学的精准调控与探测。该工作融合了高效模拟动力学与全编程量子态制备/测量技术,利用非破坏性读取实现损耗信息获取与原子比特复用,并采用原子储存池实现损耗原子替换。基于这种“模拟-数字”混合方法,研究人员首先通过Floquet驱动展示了环形交换与粒子跳跃动力学的动态调控,并利用初始叠加态演化测量了单激发的谱函数。将技术拓展至271位点的kagome晶格后,该团队采用闭环优化方法成功制备出Rokhsar-Kivelson型非平衡临界量子自旋液体态。实验观测到该态的三个关键特征:局域序参量缺失、18个位点范围内近等幅二聚体构型间的多体相干性,以及与场论预测相符的普适关联函数。这些成果为利用“模拟-数字”量子模拟器中的动力学控制研究复杂量子多体系统开辟了新途径。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-02-20 19:00

量科快讯