• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

在哈伯德量子模拟器中出现的偶极量子固体。

Dipolar quantum solids emerging in a Hubbard quantum simulator.

机构信息

Department of Physics, Harvard University, Cambridge, MA, USA.

Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck, Innsbruck, Austria.

出版信息

Nature. 2023 Oct;622(7984):724-729. doi: 10.1038/s41586-023-06614-3. Epub 2023 Oct 25.

DOI:10.1038/s41586-023-06614-3
PMID:37880438
Abstract

In quantum mechanical many-body systems, long-range and anisotropic interactions promote rich spatial structure and can lead to quantum frustration, giving rise to a wealth of complex, strongly correlated quantum phases. Long-range interactions play an important role in nature; however, quantum simulations of lattice systems have largely not been able to realize such interactions. A wide range of efforts are underway to explore long-range interacting lattice systems using polar molecules, Rydberg atoms, optical cavities or magnetic atoms. Here we realize novel quantum phases in a strongly correlated lattice system with long-range dipolar interactions using ultracold magnetic erbium atoms. As we tune the dipolar interaction to be the dominant energy scale in our system, we observe quantum phase transitions from a superfluid into dipolar quantum solids, which we directly detect using quantum gas microscopy with accordion lattices. Controlling the interaction anisotropy by orienting the dipoles enables us to realize a variety of stripe-ordered states. Furthermore, by transitioning non-adiabatically through the strongly correlated regime, we observe the emergence of a range of metastable stripe-ordered states. This work demonstrates that novel strongly correlated quantum phases can be realized using long-range dipolar interactions in optical lattices, opening the door to quantum simulations of a wide range of lattice models with long-range and anisotropic interactions.

摘要

在量子力学多体系统中,长程和各向异性相互作用促进了丰富的空间结构,并可能导致量子受挫,从而产生大量复杂的强关联量子相。长程相互作用在自然界中起着重要的作用;然而,晶格系统的量子模拟在很大程度上还无法实现这种相互作用。人们正在广泛努力使用极性分子、里德堡原子、光学腔或磁性原子来探索具有长程相互作用的晶格系统。在这里,我们使用超冷磁性铒原子在强关联晶格系统中实现了具有长程偶极相互作用的新型量子相。当我们将偶极相互作用调谐为系统中的主要能量标度时,我们观察到从超流到偶极量子固体的量子相变,我们使用带有手风琴晶格的量子气体显微镜直接检测到这些相变。通过定向偶极子控制相互作用各向异性,我们能够实现各种条纹有序态。此外,通过非绝热跃迁穿过强关联区域,我们观察到一系列亚稳态条纹有序态的出现。这项工作表明,新型强关联量子相可以通过光学晶格中的长程偶极相互作用来实现,为具有长程和各向异性相互作用的广泛晶格模型的量子模拟开辟了道路。

相似文献

1
Dipolar quantum solids emerging in a Hubbard quantum simulator.在哈伯德量子模拟器中出现的偶极量子固体。
Nature. 2023 Oct;622(7984):724-729. doi: 10.1038/s41586-023-06614-3. Epub 2023 Oct 25.
2
Extended Bose-Hubbard models with ultracold magnetic atoms.具有超冷磁性原子的扩展玻色-哈伯德模型。
Science. 2016 Apr 8;352(6282):201-5. doi: 10.1126/science.aac9812. Epub 2016 Apr 7.
3
Dipolar physics: a review of experiments with magnetic quantum gases.偶极物理:对磁量子气体实验的综述。
Rep Prog Phys. 2022 Dec 30;86(2). doi: 10.1088/1361-6633/aca814.
4
Dipolar collisions of polar molecules in the quantum regime.量子态下极性分子的偶极子碰撞。
Nature. 2010 Apr 29;464(7293):1324-8. doi: 10.1038/nature08953.
5
Observation of dipolar spin-exchange interactions with lattice-confined polar molecules.观察晶格限制的极性分子中的偶极自旋交换相互作用。
Nature. 2013 Sep 26;501(7468):521-5. doi: 10.1038/nature12483. Epub 2013 Sep 18.
6
Frustration- and doping-induced magnetism in a Fermi-Hubbard simulator.费米-哈伯德模拟器中的挫折和掺杂诱导的磁性。
Nature. 2023 Aug;620(7976):971-976. doi: 10.1038/s41586-023-06280-5. Epub 2023 Aug 2.
7
Orbital quantum magnetism in spin dynamics of strongly interacting magnetic lanthanide atoms.强相互作用磁性镧系原子自旋动力学中的轨道量子磁性。
Phys Rev A (Coll Park). 2018;97. doi: 10.1103/PhysRevA.97.053627.
8
Quantum phases of dipolar rotors on two-dimensional lattices.二维晶格上偶极转子的量子相。
J Chem Phys. 2018 Mar 14;148(10):102338. doi: 10.1063/1.5005522.
9
Probing site-resolved correlations in a spin system of ultracold molecules.探测超冷分子自旋系统中的局域相关。
Nature. 2023 Feb;614(7946):64-69. doi: 10.1038/s41586-022-05558-4. Epub 2023 Feb 1.
10
Frustrated Magnetism of Dipolar Molecules on a Square Optical Lattice: Prediction of a Quantum Paramagnetic Ground State.方形光学晶格上偶极分子的受挫磁性:量子顺磁基态的预测
Phys Rev Lett. 2017 Aug 4;119(5):050401. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.050401. Epub 2017 Jul 31.

引用本文的文献

1
Many-body phases from effective geometrical frustration and long-range interactions in a subwavelength lattice.亚波长晶格中有效几何阻挫和长程相互作用产生的多体相。
Commun Phys. 2025;8(1):141. doi: 10.1038/s42005-025-02043-y. Epub 2025 Apr 8.
2
Exploring the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition in a two-dimensional dipolar bose gas.探索二维偶极玻色气体中的贝雷津斯基-科斯特利茨- Thouless 转变。
Sci Adv. 2025 Apr 11;11(15):eadr2715. doi: 10.1126/sciadv.adr2715. Epub 2025 Apr 9.
3
Frozen non-equilibrium dynamics of exciton Mott insulators in moiré superlattices.

本文引用的文献

1
Continuous symmetry breaking in a two-dimensional Rydberg array.二维里德堡原子阵列中的连续对称性破缺。
Nature. 2023 Apr;616(7958):691-695. doi: 10.1038/s41586-023-05859-2. Epub 2023 Feb 27.
2
Tunable itinerant spin dynamics with polar molecules.具有极性分子的可调巡游自旋动力学
Nature. 2023 Feb;614(7946):70-74. doi: 10.1038/s41586-022-05479-2. Epub 2023 Feb 1.
3
Hamiltonian engineering of spin-orbit-coupled fermions in a Wannier-Stark optical lattice clock.在万尼尔-斯塔克光学晶格钟中对自旋轨道耦合费米子进行哈密顿工程。
莫尔超晶格中激子莫特绝缘体的冻结非平衡动力学
Nat Mater. 2025 Apr;24(4):527-534. doi: 10.1038/s41563-025-02135-8. Epub 2025 Mar 3.
4
Hydrogen-Associated Filling-Controlled Mottronics Within Thermodynamically Metastable Vanadium Dioxide.热力学亚稳二氧化钒中与氢相关的填充控制摩托ronics
Adv Sci (Weinh). 2025 Apr;12(14):e2414991. doi: 10.1002/advs.202414991. Epub 2025 Feb 14.
5
Fast single atom imaging for optical lattice arrays.用于光学晶格阵列的快速单原子成像
Nat Commun. 2025 Jan 25;16(1):1017. doi: 10.1038/s41467-025-56305-y.
6
Monte Carlo Based Techniques for Quantum Magnets with Long-Range Interactions.基于蒙特卡罗方法的具有长程相互作用的量子磁体技术
Entropy (Basel). 2024 May 1;26(5):401. doi: 10.3390/e26050401.
Sci Adv. 2022 Oct 14;8(41):eadc9242. doi: 10.1126/sciadv.adc9242. Epub 2022 Oct 12.
4
Extended Bose-Hubbard model with dipolar excitons.扩展的玻色-哈伯德模型与偶极激子。
Nature. 2022 Sep;609(7927):485-489. doi: 10.1038/s41586-022-05123-z. Epub 2022 Sep 14.
5
Evaporation of microwave-shielded polar molecules to quantum degeneracy.微波屏蔽极性分子的蒸发至量子简并态。
Nature. 2022 Jul;607(7920):677-681. doi: 10.1038/s41586-022-04900-0. Epub 2022 Jul 27.
6
Semiconductor moiré materials.半导体莫尔材料。
Nat Nanotechnol. 2022 Jul;17(7):686-695. doi: 10.1038/s41565-022-01165-6. Epub 2022 Jul 14.
7
An optical lattice with sound.声子晶格
Nature. 2021 Nov;599(7884):211-215. doi: 10.1038/s41586-021-03945-x. Epub 2021 Nov 10.
8
Metastability and discrete spectrum of long-range systems.长程系统的亚稳性和离散谱。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Jul 27;118(30). doi: 10.1073/pnas.2101785118.
9
Quantum phases of matter on a 256-atom programmable quantum simulator.256 个原子可编程量子模拟器上的物质量子相。
Nature. 2021 Jul;595(7866):227-232. doi: 10.1038/s41586-021-03582-4. Epub 2021 Jul 7.
10
Graphene bilayers with a twist.具有扭曲的双层石墨烯。
Nat Mater. 2020 Dec;19(12):1265-1275. doi: 10.1038/s41563-020-00840-0. Epub 2020 Nov 18.