人工量子系統已經成為以可控方式實現拓撲物質的平臺。到目前為止，實驗大多探索了非相互作用的拓撲狀態，在具有原子分辨率的固態平臺上實現多體拓撲相仍極具挑戰性。近日，中國科學院大學楊凱、阿爾托大學Jose L. Lado通過在掃描隧道顯微鏡中在絕緣MgO薄膜上組裝自旋鏈和自旋1/2 Ti原子的二維自旋陣列來構建拓撲量子海森堡自旋晶格。
本文要點：
1) 作者設計了量子自旋模型的拓撲相和常規相，從而實現了一階和二階拓撲量子磁體。作者通過單原子電子自旋共振以優于100 neV的能量分辨率探測量子磁體的多體激發。
2) 通過利用掃描隧道顯微鏡尖端的原子局域磁場，作者可視化了各種多體拓撲束縛模，包括拓撲邊態、拓撲缺陷和高階角模。該研究結果為模擬相互作用自旋的奇異量子多體相提供了一種自下而上的方法。
Hao Wang et.al Construction of topological quantum magnets from atomic spins on surfaces Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01775-2
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01775-2
