量子物理学：捕捉イオンのスピン鎖における連続対称性の破れ

連続対称性を示す一次元系には、十分に長距離の相互作用が存在する場合にのみ、真の長距離秩序を伴う物質の量子相が存在し得る。しかし、大半の物理系では相互作用が短距離であるため、一次元でのそうした相の出現が妨げられている。今回我々は、一次元の捕捉イオン量子シミュレーターを用いて、最大23個のスピンの系サイズにわたり、連続対称性を破る物質相の特徴である長距離スピン秩序を伴う状態を生成した。今回の手法では、強く集束した多数の個別アドレス指定レーザービームの同時制御に依存して、長距離スピン–スピン相互作用を生み出している。我々はまた、フラストレートした相関を伴う乱れた相も観測した。さらに我々は、さまざまな相互作用範囲での相と、対称性を破る摂動に対する平衡から外れた応答を調べた。今回の成果は、低次元系において新しい量子相と平衡から外れたダイナミクスを研究する道を開く。

目次へ戻る