Publié le 22 mai 2023
– Mis à jour le 22 mai 2023
Une nouvelle étude propose une implémentation réaliste du modèle de Kitaev dans les simulateurs quantiques. Ce travail ouvre la voie vers la réalisation de liquides de spin dans les simulateurs quantiques, offrant une alternative intéressante à l'exploration de ces phases de la matière dans les matériaux.
Les liquides de spin chiraux représentent l'une des phases de la matière les plus fascinantes jamais imaginées par les physiciens. Ces liquides exotiques présentent des quasi-particules appelées "anyons non-abéliens", qui ne sont ni des bosons ni des fermions, et dont la manipulation pourrait permettre la réalisation d'un ordinateur quantique universel. Malgré des efforts importants en physique de la matière condensée, la découverte d'une telle phase demeure un défi majeur pour la recherche fondamentale.
D'un point de vue théorique, les liquides de spin chiraux émergent dans un modèle simple, imaginé par Kitaev en 2006, et qui permet d'en admirer les propriétés de façon analytique. Des progrès technologiques importants dans le cadre de la simulation quantique suggèrent qu'un tel modèle pourrait être réalisé au laboratoire, ouvrant ainsi la voie à l'exploration expérimentale de ces phases exotiques de la matière dans un environnement hautement controllable.
Dans une nouvelle étude publiée dans le journal PRX Quantum, BoYe Sun et Nathan Goldman (ULB), Monika Aidelsburger (LMU, Munich), et Marin Bukov (MPI-PKS Dresden, Sofia University) proposent une implémentation réaliste du modèle de Kitaev dans les simulateurs quantiques. Basée sur une séquence de pulses précise, leur système réalise un liquide de spin chiral et présente des anyons non-abéliens. Les auteurs décrivent des méthodes pratiques permettant de mettre en évidence les propriétés étonnantes propres à ces états exotiques. En particulier, leur méthode révèle de façon claire le courant de chaleur qui se propage sur le bord du système: une signature frappante des anyons non-abéliens qui emergent sur le bord des liquides de spin chiraux.
Ce travail ouvre la voie vers la réalisation de liquides de spin dans les simulateurs quantiques, offrant une alternative intéressante à l'exploration de ces phases de la matière dans les matériaux.
