量子物理学：二体極限におけるハーパー・ホフスタッター相互作用モデルの顕微鏡観察

磁場と相互作用粒子の間の相互影響は、トポロジカル秩序と高度な空間的エンタングルメントを示すエキゾチックな物質相をもたらす可能性がある。こうした相は固体環境で発見されたが、極低温中性原子（自然にはローレンツ力を受けない非荷電原子）の系における最近の革新によって、人工の磁場（すなわちゲージ場）の合成が可能になっている。この実験プラットフォームは、微視的な制御と精度が冷却原子系で実現できるため、分数量子ホール系におけるエキゾチック物理学の探索に有望である。しかし、これまでこうした実験では主として弱い相互作用の領域が調べられてきたため、相関多体状態の研究は進んでいない。今回我々は、原子の微視的な制御と検出を通して、カイラルバンド構造を持つ二体系に、強い相互作用を制御しつつ組み込んだことを示す。我々は、ハーパー・ホフスタッター相互作用モデル（磁場の存在下で格子に閉じ込められたコヒーレントに動く粒子を記述するモデル）によって支配されるはしご状の実空間格子における粒子の伝搬ダイナミクスにおいて、粒子間相互作用がカイラリティーを誘発する様子を観察し説明している。我々は、ボトムアップ型の手法を用いて、相互作用するカイラル量子状態を生成しており、多体系から始まるトップダウン型の手法の課題（多体系のサイズによって制御状態の生成が阻まれる可能性）を回避している。今回の実験プラットフォームは、高度にエンタングルしたトポロジカル状態の研究に必要な要素を全て備えており、今回の観察結果は、分数量子ホール領域における今後の実験の基準をもたらしている。

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