量子物理学：乱れに支援される光の強相関流体の集合化

多体系を所望の状態に導くことは、現代量子科学の中心的な課題であり、量子計算から多体物理や量子増強計測までさまざまな応用がある。この問題を解決する手法には、段階的な集合化、目標状態に向けて不可逆的に励起するリザーバー設計、既知の初期状態からの断熱的発展などがある。今回我々は、粒子ごとの集合化と断熱的な生成を組み合わせることによって、ボース・ハバード回路内に光の低エントロピー量子流体を構築した。我々は、固有状態が既知で局在している乱れた格子に個々の光子を注入し、次にこの乱れを断熱的に除去することで、量子ゆらぎによって光子を融解して流体にすることを可能にした。我々は、今回のプラットフォームを用いて、まず1つのボックス内に粒子が1つある任意の状態を構築し、特性を評価することでこの格子溶融技術のベンチマークを行い、次に多粒子の強相関流体を集合化した。単一サイトのトモグラフィーによるサイト間エンタングルメント測定からは、流体中の粒子が非局在化していることが示された一方、二体密度相関測定の結果からは、粒子が互いに避け合うことが実証され、トンクス–ジラルドー（Tonks–Girardeau）気体に特徴的なフリーデル振動が明らかになった。今回の成果は、合成物質のトポロジカル相などのエキゾチックな相を生成する新たな可能性を開く。

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