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Sachdev-Ye-Kitaev 模型的冷原子量子模拟
挑战：可扩展性（𝑁≤7）Babbush 等人，PRA 99 (2019)；罗等人, npj Q. Inf. 5 (2019)； Bentsen 等人, PRL 123 (2019); Kim 等人，PRB 101（2020）； Wei 和 Sedrakyan，PRA 103 (2021)； Jafferis 等人，Nature 612, 51 (2022)； Kobrin 等人，arXiv:2302.07897
发展充满活力的国家研究专题...
1980 年 12 月 26 日。致联合经济委员会成员：随函附上一份单独印刷的工作人员研究报告和技术论文，它们共同构成了《经济变化特别研究》（SSEC）第 3 卷。第 3 卷的标题为“研究与创新：发展一个充满活力的国家”，是 SSEC 发布的关于经济不同方面的 10 个领域之一。SSEC 于 1978 年在联合经济委员会前主席理查德·博林众议员、时任副主席的休伯特·H·汉弗莱参议员和前少数党资深成员雅各布·K·贾维茨参议员的指导下发起。它旨在确定经济中的重大变化并分析它们对政策制定者的影响。我相信，这项研究的成功完成将有助于为美国提供 1980 年代十年的经济议程。技术论文中表达的观点仅为作者的观点，并不一定代表联合经济委员会或个别成员的观点。工作人员研究已获得主席特别研究审查委员会的批准，该委员会由主席、众议员 Bolling、少数党资深议员 Clarence J. Brown 和参议员 Javits 组成。此致，。，谨致 LLOYD BENTSEN，联合经济委员会主席。
使用里德堡原子进行精确的量子模拟
本论文研究了使用里德堡原子的量子模拟。量子模拟的理念是使用一个可控性良好的量子系统来模拟另一个量子系统。量子模拟旨在前瞻性地解决经典计算机无法有效处理的具有挑战性的模拟问题，例如探索高度纠缠的多体基态和动力学。我们专注于所谓的模拟量子模拟，这种模拟量子模拟直接实现要模拟的系统，并避免通用门方法的开销。可实现系统的类别取决于底层平台的特性。一般来说，量子模拟平台必须可靠且可控性良好。此外，与退相干时间相比，相互作用必须很快。满足这些要求的平台例如超导量子比特和捕获离子。另一种方法是在光镊中使用中性原子。可以通过将原子激发到里德堡态（即具有高主量子数的电子态）并利用里德堡原子之间的强偶极相互作用来使原子相互作用。过去十年的快速发展使得使用这种方法模拟任意二维和三维晶格上的各种自旋哈密顿量成为可能，即使在超出精确数值处理的范围内也是如此。本论文涵盖的研究为量子模拟的实验实现提供了理论支持，为这一进展做出了贡献。本论文的重点有两个方面。首先，我们讨论了里德堡相互作用势的计算及其对实验参数的依赖性。其次，我们利用我们对里德堡相互作用的见解，展示了如何将精确的里德堡原子量子模拟应用于研究各种量子自旋模型。具体来说，我们展示了如何研究不同的拓扑相。后者是与巴黎的 Antoine Browaeys 实验小组密切合作进行的。在一个附带项目中，我们与格拉斯哥的 Andrew Daley 小组和 Gregory Bentsen 合作提出了一项用里德堡原子实现快速扰乱自旋模型的提案。下面，我们概述了本论文的章节。