基于离子阱处理器的基塔耶夫蜂窝模型鲁棒手性边缘动力学

基塔耶夫蜂窝模型是一个典范的可精确求解系统,孕育着具有非阿贝尔任意子和拓扑保护边缘模式的量子自旋液体,为容错量子计算提供了平台。然而现实中候选的基塔耶夫材料总会包含复杂的次级相互作用,这些相互作用会掩盖自旋液体行为的实现,并需要全新的量子计算方法进行高效模拟。该研究团队在离子阱量子处理器上实现了22位点基塔耶夫蜂窝晶格的量子模拟,分别研究了无相互作用和包含真实材料中不可积海森堡相互作用的情况。研究人员开发了高效的量子电路用于基态制备,随后施加受控扰动并测量系统边缘随时间演化的自旋关联。在非阿贝尔相中,观测到与非零陈数(拓扑序的标志性特征)一致的手性边缘动力学,而当体系过渡到阿贝尔环面代码相时该特征消失。扩展到不可积的基塔耶夫-海森堡模型后,发现弱海森堡相互作用能保持手性边缘动力学,而强耦合会抑制该现象,标志着拓扑保护的失效。该工作展示了利用可编程量子硬件探测量子自旋液体拓扑序动态特征的有效途径,为强关联材料的量子模拟开辟了新道路。

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