超导量子电路中的人工反对称自旋交换作用数据
收藏国家基础学科公共科学数据中心2024-03-05 收录
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资源简介：
基于现有的超导量子电路，我们合成了打破宇称的反对称自旋交换作用，使得不同的手征自旋动力学可以被展示出来，基于三自旋手征逻辑门还证明了最多到5个量子比特的五自旋簇存在纠缠，研究结果使得反对称自旋磁性方面的量子模拟以及和手征自旋态相关的量子计算研究向前更近一步。我们在实验上观测到不同手征态的量子相干需要满足两个条件，第一个是手征态必须要有表征手征特性的可观测量，第二个是两个手征态直接必须要有可控的相互作用。在这里，我们展示可以使用手征自旋流体和超导比特中的手征自旋态进行的平行逻辑操作，即自旋为1/2的粒子，通过一个公共谐振腔耦合起来。最关键的地方在于人工合成反对称自旋交换相互作用，和较为传统的海森堡相互作用相比，反对称自旋交换相互作用在实验实现上更具有挑战性。利用光子之间的相互作用可以实现类似效应，但是增加了硬件的复杂度。在这里我们提出和验证了一个方案不用增加电路的复杂度来合成反对称自旋交换相互作用。我们采用周期性调制耦合超导量子比特和公共谐振腔跃迁频率的方式来实现，这里体系的哈密顿量破坏了宇称但是满足时间反演对称性。宇称破坏使得手征自旋流动，而时间反演对称性保证了两个自旋结构手征动力学相反，类似于量子自旋霍尔效应。实验中观测到了不同自旋-1/2簇的手征自旋动力学，通过制备手征动力学相反的自旋叠加态，我们第一次实现了GHZ态中三个量子比特的纠缠，然后证明其可扩展到5个量子比特。该数据集是浙江大学物理系王大伟小组在超导量子电路体系研究反对称自旋相互作用和手征自旋态调控过程中所产生的支撑数据，主体数据采集产生于2017年8月-2018年8月间，其中的三体、四体、五体手征自旋动力学测量实验数据和GHZ态密度矩阵等数据采集于浙江大学物理系王浩华课题组（浙江大学西溪校区），主要的数据采集是基于稀释制冷机（型号为BF-LD400）完成
提供机构：
浙江大学
