2023-05-23 ミュンヘン大学（LMU）
◆理論的には、キラルスピン液体はKitaevモデルと呼ばれる単純なモデルで現れ、解析ツールを使って性質を明らかにできる。論文で説明されている量子シミュレータの設計の進歩は、元々のKitaevモデルの最初の現実的な実装への可能性を開くものであり、したがってキラルスピン液体（およびその異種の準粒子）が高度に制御された実験環境で研究および操作される可能性を示唆いる。
◆著者たちは調査するための実用的な手法を説明し、特に、彼らの手法は系の端に流れるトポロジカルな熱流、つまりキラルスピン液体の端に現れる非アーベルアニオンの特徴を明確に示している。彼らの研究はキラルスピン液体の量子シミュレーションの道を切り拓き、量子材料での実験的研究への魅力的な代替手段を提供している。
＜関連情報＞
- https://www.lmu.de/en/newsroom/news-overview/news/quantum-simulation-chiral-spin-liquids-and-non-abelian-anyons.html
- https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.020329
周期的に駆動する超低温原子を用いた非アーベリアンカイラルスピン液体を工学的に研究する Engineering and Probing Non-Abelian Chiral Spin Liquids Using Periodically Driven Ultracold Atoms
Bo-Ye Sun, Nathan Goldman, Monika Aidelsburger, and Marin Bukov
PRX Quantum Published 19 May 2023
DOI:https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.4.020329
ABSTRACT
We propose a scheme to implement Kitaev’s honeycomb model with cold atoms, based on a periodic (Floquet) drive, in view of realizing and probing non-Abelian chiral spin liquids using quantum simulators. We derive the effective Hamiltonian to leading order in the inverse-frequency expansion, and show that the drive opens up a topological gap in the spectrum without mixing the effective Majorana and vortex degrees of freedom. We address the challenge of probing the physics of Majorana fermions, while having access only to the original composite spin degrees of freedom. Specifically, we propose to detect the properties of the chiral spin liquid phase using gap spectroscopy and edge quenches in the presence of the Floquet drive. The resulting chiral edge signal, which relates to the thermal Hall effect associated with neutral Majorana currents, is found to be robust for realistically prepared states. By combining strong interactions with Floquet engineering, our work paves the way for future studies of non-Abelian excitations and quantized thermal transport using quantum simulators.
