作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 代表时间反转对称性的图像
信用:麦金莱& amp库珀 近年来，世界各地的物理学家一直在进行研究，探索能够推动量子器件和其他新技术发展的物质拓扑相的特征和动力学
这些相位中的一些得到了微观自然法则的时间反转对称性(TRS)的支持
剑桥大学的研究人员最近证明，一些受TRS保护的拓扑相位与周围环境的耦合是根本不稳定的
发表在《自然物理学》上的一篇论文概述了他们的发现，强调了一些可能与使用拓扑系统开发量子技术相关的挑战
开展这项研究的研究人员之一马克斯·麦金莱对《物理》杂志说:“我们对被称为拓扑相的物质的某些相感兴趣，由于它们在基于量子的技术中的拟议应用，这些相最近引起了极大的关注。”
（同organic）有机
“特别是，一些拓扑相位被认为能够以一种自然的方式存储量子信息，这种方式对实验中不可避免地出现的任何缺陷都是稳健的，这使得它们有可能用于量子计算
" 大多数证明拓扑相位对实验噪声的鲁棒性的现有理论论点没有考虑到这样一个事实，即在实际实现中，这些系统可能以意想不到的方式与其周围环境相互作用
考虑到这一点，麦金莱和他的同事奈杰尔
库珀开始研究拓扑系统在用于开发量子存储器件和存在外部“环境”效应时是否仍然表现良好
他们的初步发现指出了一个适用于所有拓扑阶段的普遍原理，而不是那些能够存储量子信息的特殊原理
麦金莱说:“我们发现，有一类拓扑相位(被称为时间反转对称保护拓扑相位)在与周围环境相互作用时变得不稳定，因此不能在现实世界中使用。”
“我们的大部分分析是基于量子力学中对称性的影响，这是拓扑相位理论的核心
" 对称性自然会限制物理系统中可能发生或不可能发生的过程
例如，在拓扑系统中，特定的对称性可以防止量子信息的丢失
自然界中更常见的对称类型是那些与空间坐标相关的对称
例如，一个正方形在绕其中心旋转90度时是对称的
TRS是一种更微妙的对称类型，出现在动力系统的物理描述中
本质上，TRS的意思是，在一个物理系统中，当时间向前和向后运行时，物理定律看起来是一样的
奇怪的是，这种对称性并没有反映在我们日常生活中遇到的大型物体上(我
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系统由非常多的微观粒子组成)，麦金莱解释说
“例如，一杯热咖啡会随着时间的推移而变凉，但一杯冷咖啡不会自动变热
我们意识到，自然界基本定律的对称性和复杂多粒子系统的对称性之间的这种差异(比如你对咖啡的描述)也表现在拓扑系统中
依赖于时间反转对称性的拓扑相位由于完全相同的原因是不稳定的
" 这项研究强调了使用TRS保护的拓扑系统来发展量子技术的可能局限性
更具体地说，研究人员观察到，一些拓扑相位对环境噪声的鲁棒性远不如现有理论预测的那样强
“悲观主义者可能认为这是该领域的坏消息，”麦金莱说
“然而，我们的观点是，我们的结果可以帮助那些致力于将拓扑系统付诸实践的人
在确定了哪些拓扑阶段是不稳定的之后，未来的注意力可以集中在那些原则上可以免受这些不利环境影响的阶段
" 新的原理适用于所有的拓扑阶段，但是研究人员迄今为止主要是在量子记忆或其他量子技术的背景下研究它
在接下来的研究中，他们计划测试和研究与其他应用相关的相同原理
麦金莱说:“例如，一些拓扑相被认为具有有趣的电导特性，但是实验并没有显示出基于当前理论所预期的那种稳定性。”
“也许我们在这里发现的想法可以用来解释这些实验的某些方面
"
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