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2016-09-22
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我们的工作“动量空间中 Kibble–Zurek 动力学的离子阱量子模拟实验”发表于 Scientific Reports。这是课题组自 2013 年开始建设离子阱平台以来的首项离子阱实验成果。感谢合作者 Le Luo 和 Adolfo del Campo 在实验与理论方面的贡献。
模拟量子相变
Kibble–Zurek 机制描述了系统跨越连续相变时拓扑缺陷的产生规律。在量子系统中检验这一标度关系，需要精确的初态制备、可控的演化过程，以及对最终激发的准确测量。
我们利用单个囚禁离子，在动量空间模拟横场 Ising 链。每个动量模式都对应一个可单独操控的二能级系统，通过测量各模式的激发概率，重建模拟自旋链中的缺陷密度。
实验观察到，以不同速率跨越量子临界点后，缺陷密度遵循预期的幂律标度关系，从而在量子区间检验了 Kibble–Zurek 机制。
图 1. 实验平台：六针离子阱、用于编码量子比特的超精细能级，以及驱动模拟动力学的微波控制系统。