量子物理学：捕捉イオン量子シミュレーターにおいて実現された動的トポロジカル相

プログラム可能な量子シミュレーションのための初期的なプラットフォームによって、ほぼ孤立した系における平衡から大きく外れた量子多体力学の新しい領域に取り組む、前例のない手段が得られる。こうしたプラットフォームでは、量子多体エンタングルメントの精密制御の実現は、量子センシングや量子計算に不可欠な課題である。広範な理論的研究によって、こうした機能が、量子エンタングルメントを生成、保護、操作し、さまざまな種類の誤りに対して自己訂正するトポロジカルにロバストな方法を示す、動的相と臨界現象を可能にし得ることが示されている。しかし、実験的に実現されているのは、これまで古典的な（エンタングルしていない）対称性を破る秩序に限られていた。今回我々は、Quantinuum社の捕捉イオン量子プロセッサーSystem Model H1の、10個の¹⁷¹Yb⁺の超微細キュービットからなる準周期的に駆動されるアレイにおいて、創発的な動的対称性によって保護されたトポロジカル相を実証する。この相は、制御誤り、クロストーク、浮遊磁場から動的に保護されたエッジキュービットを示す。重要なことに、このエッジ保護が、固有のコヒーレントな摂動に対して絶対的に安定である創発的な動的対称性のみに依存している。この特性は、準周期的に駆動される系に特有であり、我々が実証するように、周期的に駆動されるキュービットアレイの類似したエッジ状態は、対称性を破る誤りに対して脆弱で、速やかにデコヒーレント状態になる。今回の研究は、誤り耐性のある量子情報操作を実現できると思われる、より複雑な動的トポロジカル秩序を実現する道を開く。

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