凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2025年8月4日
(v1)
,最后修订 2025年8月8日 (此版本, v2)]
标题: 量子Skyrmion量子比特在三角晶格磁体中
标题: Quantum Skyrmion Qudit in a Triangular-lattice magnet
摘要: 自Lohani等人在Phys. Rev. X 9, 041063 (2019)的开创性工作以来,人们清楚地认识到,与经典skyrmion相比,量子skyrmion具有高度不寻常的特性,并且由于其量子性,不能像经典skyrmion那样用连续的磁纹理来描述。三角形自旋受挫磁体中竞争的最近邻和次近邻铁磁和反铁磁相互作用导致了量子skyrmion态的形成。在受挫磁体中,skyrmion由螺旋自由度表征,可以存储量子信息。在弱电场极限下,系统可以描述为一个两能级系统,即一个skyrmion量子比特。在这里,我们提出了一个问题的更一般的表述,并得到了之前在Psaroudaki等人在Phys. Rev. Lett. 127, 067201 (2021)中引入的模型的一般解析解。我们的解不仅适用于小势垒,也适用于任意电场。在存在显著势垒的情况下,我们证明系统的状态不再是之前认为的skyrmion量子比特,而是skyrmion量子多。我们构建了skyrmion量子多的密度矩阵并研究了其随时间的演化。获得的结果表明,所提出的模型可以进一步用于满足量子信息理论和量子skyrmionics的需求。我们表明,skyrmion量子多的$l_1$范数的相干性比skyrmion量子比特的相干性大一千倍。获得的结果为基于量子skyrmion的资源理论开辟了新的前景。
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