凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2024年12月16日
(v1)
,最后修订 2025年8月13日 (此版本, v2)]
标题: 密度矩阵重整化群对域壁量子比特的研究
标题: Density Matrix Renormalization Group Study of Domain Wall Qubits
摘要: 磁性系统中的纳米尺度拓扑自旋纹理正在成为可扩展量子架构的有前景的候选者。 尽管它们作为量子比特的潜力,以往的研究仅限于半经典方法,留下了一个关键空白:缺乏完全的量子演示。 在此,我们通过采用密度矩阵重整化群(DMRG)方法来在耦合的量子自旋-1/2链中建立畴壁(DW)量子比特。 我们计算了系统的基态能量和激发能隙,并发现具有相反手性的畴壁形成了一个明确的低能区,在各向异性存在的情况下,该区与更高的激发态明显隔离。 这使得手性状态适合编码量子信息,作为稳健的量子比特。 有趣的是,当施加磁场时,我们观察到具有相反手性的量子畴壁状态之间的隧穿。 通过量子模拟,我们构建了一个有效的量子比特哈密顿量,表现出强各向异性的$g$-因子,提供了一种实现单量子比特门的方法。 此外,我们从DMRG模拟中获得了耦合量子自旋链中两个移动畴壁的有效相互作用哈密顿量,从而实现了双量子比特门。 单量子比特和双量子比特门也在使用时间依赖变分原理的实时模拟中得到了验证。 我们的工作代表了从半经典构造到畴壁纹理在可扩展量子计算中的潜力的完全量子演示的关键一步,为基于拓扑磁纹理的未来量子架构奠定了坚实的基础。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.