Observation of quantum magetism in SU(N) Habburd model by single-site spin measurement

SU(N)哈伯德模型中量子磁力的单点自旋测量观测

基本信息

批准号：
20J23259
负责人：
高田佳弘
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J23259/
关键词：
冷却原子量子シミュレーション光格子量子磁性冷却電子

项目摘要

光格子中に導入された極低温イッテルビウム原子の位置とスピンを観測する量子シミュレータを構築し、SU(N)ハバードモデルの量子磁性相を解明し、さらに新奇量子磁性相を探索することを目標として、光格子中原子の単一原子観測、新しいスピン選択的観測手法などを開発することを目的として研究を行った。今年度の前半は、昨年度に引き続き、単一格子スピン分解SU(N)ハバード模型量子磁性相観測に向けた実験研究を実施した。これまでに、量子磁性相の発現に必要な低温の達成に向けた冷却、輸送パラメータの最適化を行い、現有装置の原子輸送の問題点を見つけていたが、それに基づき、まず今年度は特に、実験系の安定性の向上、観測fidelityの向上に向けた実験的取り組みを行った。具体的には、光ピンセットで、原子集団をサイエンスチャンバーまで移送させたのち、移動コンベアー格子を用いて、固浸レンズ直下まで移送させているが、移動コンベアー格子の駆動高周波系に約130 kHzのノイズが存在することをみつけ、これがパラメトリック共鳴を引き起こす原子の過熱およびロスを引き起こすことを新たに見出したため、現有の低ノイズな高周波源を用いて問題を克服した。また、突然原子のトラップ位置が移動する現象が見られたが、その原因が電動ミラーホルダーの経年劣化であることを突き止め、現有の別のミラーホルダーと交換することにより、この問題を克服した。その他、コイルの水冷系の改良など、実験系全体の整備を行った。今年度の後半では、こうして得られた実験結果を学術論文としてまとめるべく、資料整理・データ解析・データ整理を中心に行った。

We constructed a quantum simulator that observes the position and spin of cryogenic ytterbium atoms introduced into the optical lattice, and conducted research with the aim of elucidating the quantum magnetic phase of the SU(N) Hubbard model, and furthermore, to explore the novel quantum magnetic phase, and to develop single atom observations of atoms in the optical lattice, new spin-selective observation methods, etc. In the first half今年，与上一个财政年度一样，我们进行了实验研究，旨在观察单晶格自旋分辨SU（N）Hubbard模型量子磁性阶段。到目前为止，已经执行了冷却和优化传输参数，以达到量子磁相需的低温，并确定当前设备中原子传输的问题。基于此，我们今年首先实施了实验性工作，特别是为了提高实验系统和观察性保真度的稳定性。具体而言，原子种群通过光学镊子转移到科学室，然后使用移动输送机光栅直接在固体浸入式镜头下方移动。但是，由于新发现，在移动输送机光栅的高频系统中存在大约130 kHz的噪声，因此这会导致引起参数共振的原子过热和丧失，因此，使用现有的现有的低噪声高频频率来克服问题。此外，观察到了一种突然移动的原子陷阱位置的现象，但是通过发现原因是电镜持有人老化并用另一个现有的镜像持有人代替它，克服了这个问题。此外，维护了整个实验系统，包括改善水冷线圈系统。在今年下半年，我们专注于组织材料，数据分析和数据组织，以总结以这种方式获得的实验结果。