“奇怪的金属”具有电阻率,具体取决于降低到低t的温度,这是凝结物理学的长期难题。在这里,我们考虑了通过现场哈伯德相互作用和有限限制的自旋 - 旋转相互作用的静脉自旋1 /2 fermions的晶格模型。我们表明,通过电荷闪光与旋转玻璃相熔化相关的量子临界点显示非fermi液体行为,局部自旋动力学与Sachdev-ye-Kitaev模型家族的局部自旋动力学相同。这扩展了先前在SU(M)对称模型的巨大极限上建立的量子自旋液体动力学,以对具有SU(2)Spin-1 /2电子的模型。值得注意的是,量子临界方案还具有与T线性散射速率相关的Planckian线性电阻率和与边缘费米液体现象学一致的电子自我能源的频率依赖性。
对一些无限范围耦合的一些随机量子模型进行了简要调查,从量子iSing模型到Sachdev-ye-Kitaev模型。Sachdev-Ye-Kitaev模型是第一个实现广泛的零温度熵的模型,而无需呈指数较大的基态退化。该态度与缺乏其低能量谱的粒子样解释密切相关 - 它的频谱功能不是玻色子或费米子的功能,而是“普兰克安”,这意味着它们是能量/温度的通用功能。这些特性的一个不可思议的结果是,Syk模型在3+1维度中提供了有效的低能量理论,即在3+1个维度中提供了无苏匹配电荷或旋转的黑洞,从而导致了这种黑洞多体量子状态的密度的新结果。需要用于量子材料的非Quasiparticle金属状态,需要SYK模型的一种表面,称为二维Yukawa-Sachdev-ye-Kitaev模型。2Dysyk模型描述了在量子临界点位置的空间不均匀性的金属中的量子相变。这一扩展导致了在许多相关电子化合物中观察到的奇怪金属状态的通用理论,包括基于铜的高温超导体。
单个原子缺陷是关注主机量子状态的突出窗口,因为来自主机状态的集体响应是在缺陷周围作为局部状态出现的。费米液体中的弗里德尔振荡和围绕云是典型的例子。然而,对于量子自旋液体(QSL)的情况是巨大的,这是一种具有分数化准粒子的异国情调状态,造成量子纠缠的深远影响而产生的拓扑顺序。由于分数化准粒子的电荷中立性和QSL的绝缘性质,阐明基本的局部电子特性一直在挑战。在这里,使用光谱成像扫描隧道显微镜,我们报告了金属底物上最有希望的Kitaev QSL候选者单层α -rucl 3的原子解析图像。我们发现在绝缘子表现出的量子干扰是围绕具有特征性偏见依赖性的缺陷的局部状态密度的不稳定和衰减的空间振荡。振荡与本质上的任何已知空间结构不同,并且在其他Mott绝缘子中不存在,这意味着它是一种与α -rucl 3独有的激发有关的异国情调振荡。数值模拟表明,可以通过假设Kitaev QSL的巡游主要植物散布在Majoraana Fermi表面上,可以通过假设射击振荡来复制。振荡提供了一种新的方法,可以通过局部响应来探索Kitaev QSL,以针对金属中的Friedel振荡等缺陷。
Kitaev 蜂窝模型在量子自旋液体的探索中起着关键作用,其中分数准粒子将在无退相干拓扑量子计算中提供应用。关键因素是键依赖的 Ising 型相互作用,称为 Kitaev 相互作用,它需要自旋和轨道自由度之间的强纠缠。在这里,我们研究了显示稳健 Kitaev 相互作用的稀土材料的识别和设计。我们通过开发专为大规模计算而设计的并行计算程序,仔细研究了所有可能的 4 f 电子配置,这需要微扰过程中多达 600 多万个中间态。我们的分析表明,在所有 Kramers 二重态的实现中,各向同性的 Heisenberg J 和各向异性的 Kitaev K 相互作用之间都存在主要的相互作用。值得注意的是,具有 4 f 3 和 4 f 11 配置的实例展示了 K 相对于 J 的普遍性,这为探索化合物(包括 Nd 3 + 和 Er 3 +)中的 Kitaev 量子自旋液体带来了意想不到的前景。
2024 年亨利·庞加莱奖 基塔耶夫荣誉奖 布鲁诺·纳赫特盖勒 我很高兴也很荣幸今天为阿列克谢·基塔耶夫颁奖。我从他的工作中学到了很多东西。很难夸大他对我研究的影响,我知道这对无数其他人也是如此。阿列克谢·基塔耶夫毕业于莫斯科物理技术学院,于 1986 年获得硕士学位,并毕业于著名的兰道理论物理研究所,于 1989 年在瓦列里·波克罗夫斯基的指导下获得博士学位。从那时起,他一直与加州理工学院有联系,并于 2002 年成为该校的正教授。二十世纪九十年代中期,量子计算作为一个多学科研究领域出现,迅速吸引了物理学、数学和计算机科学领域一些最聪明、最具创造力的人才。阿列克谢·基塔耶夫是其中之一,但不仅仅是“其中之一”。很快人们就发现,他是独一无二的。很难想象还有谁能像 Kitaev 一样,做出如此多的基础性贡献,产生如此广泛而持久的影响。他一次又一次地成为这个新领域的开拓者。让我简要回顾一下一些亮点。我所知道的 Kitaev 的第一个成果是 1997 年的 Solovay-Kitaev 定理,该定理通过从生成集中获取的不长单元序列(量子计算语言中的门)的乘积,提供了对任意单元的受控近似。因此,只需使用一小组单元门,就可以在量子计算机上执行任意量子算法。Kitaev 被广泛认为是量子复杂性理论的创始人。他引入的量子复杂性类 QMA(量子 Merlin-Arthur)在他与 Shen 和 Vyalyi 合著的书中有所描述。它是经典复杂度类 NP 的量子类似物,描述了可以在多项式时间内在量子计算机上验证以量子态表示的解决方案的问题。与经典的 NP 完全可满足性问题类似,Kitaev 证明了 k 局部汉密尔顿问题是 QMA 完全的。物理量子计算机并不完美,也永远不会完美。因此需要量子纠错。Kitaev 在量子纠错和量子编码理论(尤其是稳定码)方面做出了开创性的工作。他与合著者 Dennis、Landahl、Preskill 和 Aharonov 和 Preskill 一起证明了所谓的阈值定理,该定理确定了给定纠错方案和噪声模型的最大允许错误率。
量子自旋液体和曾经是凝结物理学主体的量子自旋液体,现在在各种Qubits中实现,提供了前所未有的机会,以研究多体量子渗透状态的典型物理学。量子不可避免地会暴露于环境的效果,例如熔融和耗散,据信这会导致多体纠缠。在这里,我们认为,与常见的信念折叠和耗散不同,可以引起量子自旋液体中新型的拓扑作用。我们通过Lindblad主方程方法研究Kitaev旋转液体和感谢您的曲折代码的开放量子系统。通过使用精确的溶液和数值方法,我们显示了通过反应和耗散的Anyon缩合的动态发生,从而导致从初始状态旋转液体到稳态旋转液体的拓扑转换。阐明了lindblad动力学的Anyon冷凝转换的机制。,我们还提供了对Anyon凝结图中Kitaev旋转液体与曲折代码之间的关系。我们的工作建议开放的量子系统是量子旋转液体和任何人的拓扑现象的新场地。
Los Alamos国家实验室是一项平权行动/均等机会雇主,由Triad National Security,LLC经营,为美国能源部国家核安全管理局根据合同89233218CNA000001运营。通过批准本文,出版商认识到,美国政府保留了不判有限定的免版税许可,以出版或复制已发表的此捐款形式,或者允许其他人出于美国政府的目的。洛斯阿拉莫斯国家实验室要求出版商根据美国能源部主持的工作确定这篇文章。Los Alamos国家实验室强烈支持学术自由和研究人员发表权;但是,作为一个机构,实验室并未认可出版物的观点或保证其技术正确性。
我们根据s = 1 /2旋转算子的不同majorana fermion表示形式,使用parton均值结构理论来确定蜂窝晶格上各向异性kitaev-heisenberg模型的相图。首先,我们使用二维Jordan-Wigner Transformation(JWT),涉及半实用的蛇字符串操作员。为了确保典型化的汉密尔顿人仍然是本地的,我们考虑了海森伯格部门的极端交换各向异性的极限。第二,我们使用传统的基塔维尔代表,以四个受局部约束的约束,我们通过拉格朗日乘数执行。对于这两种表示,我们一致地将键和磁化通道中的相互作用项解除,并确定相图作为Kitaev耦合的各向异性的函数,以及Ising交换的相对强度。虽然这两种平均值理论都产生了相同的相位边界,以使无间隙和间隙的Kitaev量子旋转液体之间的拓扑相变,但JWT无法正确描述磁不稳定性和限定性的体温行为。我们的结果表明,在低温下,磁相跃迁是第一阶,但在一定温度的高度上变得连续。在这种能量尺度上,我们还观察到量子旋转液体上的有限温度的交叉,从低温下的分数化paramagnet,在高温下将大量的弹性搅拌冻结到高温下的常规Parmagagnet。
1简介2 2量子自旋系统4 2.1符号和基本特性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 2.2当地哈密顿人的光谱差距。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2.3圆环上的周期性边界条件。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3 PEPS和家长汉密尔顿人13 3.1张量表示法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 3.2 PEPS。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 3.3家长哈密顿人。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 3.4父母哈密顿族人的光谱差距。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 3.4.1边界状态和近似分解。。。。。。。。。。。。。。。。。21 3.4.2局部非注入性PEP的近似分解。。。。。。。。。。。。22 3.4.3近似分解条件的仪表不变性。。。。。。。。。。24 4 PEPS的热场Double 26 4.1量子双模型的描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 4.2 pepo基本张量。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 4.2.1星级操作员作为PEPO。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 4.2.2 Plaquette操作员作为Pepo。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 29 4.2.3 peps张量在边缘。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 3128 4.2.2 Plaquette操作员作为Pepo。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 4.2.3 peps张量在边缘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31
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