控制里德堡原子分形中的单自旋翻转
被光镊捕获的里德堡原子已成为模拟不同几何结构晶格的通用平台,其中长程相互作用的自旋会产生从自旋液体到物质拓扑态等一系列迷人现象。本研究表明,当晶格具有豪斯多夫维数为1.58的分形几何结构时,会出现更多令人惊奇的物理现象。该工作通过横场伊辛模型描述了谢尔宾斯基垫片分形中具有长程范德华相互作用的系统,并采用精确对角化、变分平均场、量子蒙特卡罗及研究人员自主研发的基于图论的数值技术SIM-GRAPH进行理论分析。 研究发现,在量子区域相图中存在自旋逐个翻转的物相。理论结果与采用分形排列光镊捕获的单个锶-88原子实验数据高度吻合。磁化强度和冯·诺伊曼纠缠熵揭示了多个物理区域,其中单个自旋翻转会离域于子晶格的多个位点,从而实现了对多体系统级联相变的空前操控。这些发现拓展了里德堡原子在量子信息处理中的应用前景,可能对量子技术领域产生深远影响。
