La simetría desempeña un papel fundamental en la comprensión de la materia cuántica compleja, particularmente en la clasificación de las fases cuánticas topológicas, que han atraído un gran interés en la última década. Un ejemplo sobresaliente es el aislante topológico invariante de inversión de tiempo, una clase relativamente nueva de material con peculiar electrónicapropiedades, que se entiende bien como un material topológico SPT protegido por simetría.
En una investigación reciente, un equipo internacional de físicos experimentales y teóricos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong HKUST y la Universidad de Pekín PKU informó la observación de una fase SPT para átomos ultrafríos utilizando simulación cuántica atómica. Este trabajoabre el camino para expandir el alcance de la física SPT con átomos ultrafríos y estudiar la dinámica cuántica sin equilibrio en estos sistemas exóticos.
Sus hallazgos fueron publicados en la revista Avances científicos el 23 de febrero de 2018
Como se puede clasificar las formas de los objetos en base al concepto matemático llamado topología, se puede entender una fase exótica de materia cuántica con topología y simetría subyacentes en materiales físicos. El equipo creó un cristal sintético para átomos ultrafríos y por primera vezemula las propiedades clave de un material topológico unidimensional 1D más allá de la condición natural. Los átomos ultrafríos son mil millones de veces más diluidos que los sólidos, pero permiten el acceso único al estudio de la física compleja porque son extremadamente prístinos y controlables.
La clasificación de las fases cuánticas topológicas ha generado una noción fundamental de las fases SPT, que son estados exóticos bajo la protección de las simetrías, y amplía en gran medida nuestra comprensión de la naturaleza fundamental de la materia cuántica. Sin embargo, con mucho, solo una pequeña parte de la teoríaSe han descubierto fases SPT pronosticadas en materiales de estado sólido, principalmente debido a un entorno complicado e incontrolable de materiales de estado sólido que causa grandes desafíos en la realización.
"Nuestro trabajo predijo en teoría un nuevo tipo de fase SPT, que está más allá de la clasificación tradicional basada en diez formas, y observó en el experimento un estado tan exótico en un cristal sintético diseñado con átomos ultrafríos", dijo Xiong-JunLiu, profesor asistente de la Universidad de Pekín y coautor del artículo: "Este trabajo es, de hecho, la primera realización experimental de una fase SPT para átomos ultrafríos, lo que abre una gran cantidad de posibilidades para simular y probar la nueva física SPT".Liu agregó.
Este trabajo lleva la simulación cuántica de la materia topológica al siguiente nivel que puede conducir a avances dramáticos en la ciencia de los materiales y en la tecnología cuántica.
"Además, debido a las ventajas de la capacidad de control total, esperamos que el presente trabajo impulse futuros estudios en experimentos de átomos ultrafríos de fases SPT interactivas, que se discuten ampliamente en teoría pero son muy difíciles de investigar en materiales de estado sólido", explicó Gyu-Booong Jo, profesor asistente del Departamento de Física de HKUST y coautor del artículo.
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Materiales proporcionados por Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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