Bulk and boundary quantum phase transitions in a square Rydberg atom array
Bulk and boundary quantum phase transitions in a square Rydberg atom array
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方形里德伯原子阵列中的体量子相变和边界量子相变
DOI：
10.1103/physrevb.105.174417
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发表时间：
2022
影响因子：
3.7
通讯作者：
Choi, Soonwon
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kalinowski, Marcin;Samajdar, Rhine;Melko, Roger G.;Lukin, Mikhail D.;Sachdev, Subir;Choi, Soonwon
受最近在可编程量子模拟器上实现的物质奇异相的实验的启发，我们对正方形晶格上的里德堡原子阵列中的量子相变进行了全面的理论研究，其中包括开放和周期性边界条件。在大部分，我们确定了几个一阶和连续相变进行大规模量子蒙特卡罗模拟和发展的分析理解这些过渡的性质使用Landau-Ginzburg-Wilson理论的框架。值得注意的是，我们发现，在开放的边界条件下，边界本身经历了一个二级量子相变，独立的散装。这些结果解释了最近的实验观察，并提供了重要的见解到新的量子相位的绝热态制备和量子优化使用里德伯原子阵列平台。
Motivated by recent experimental realizations of exotic phases of matter on programmable quantum simulators, we carry out a comprehensive theoretical study of quantum phase transitions in a Rydberg atom array on a square lattice, with both open and periodic boundary conditions. In the bulk, we identify several first-order and continuous phase transitions by performing large-scale quantum Monte Carlo simulations and develop an analytical understanding of the nature of these transitions using the framework of Landau-Ginzburg-Wilson theory. Remarkably, we find that under open boundary conditions, the boundary itself undergoes a second-order quantum phase transition, independent of the bulk. These results explain recent experimental observations and provide important insights into both the adiabatic state preparation of novel quantum phases and quantum optimization using Rydberg atom array platforms.
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