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物理学家利用空间和时间对称性来控制量子材料

物理学 2022-09-28 23:59:12

埃克塞特大学 遵循空间反射和时间反转对称性的谐振器链中的量子输运

信用:瓦西尔·萨罗卡 埃克塞特和特隆赫姆的物理学家开发了一种理论,描述了如何利用空间反射和时间反转对称性,从而可以更好地控制量子材料中的传输和关联

来自埃克塞特大学(英国)和挪威科技大学(挪威特隆赫姆)的两位理论物理学家建立了一个量子理论,描述了一系列满足空间反射和时间反转对称性的量子谐振器

他们展示了这种链的不同量子相位是如何与显著的现象联系在一起的,这可能有助于设计未来依赖于强关联的量子器件

物理学中一个常见的区别是开放系统和封闭系统

封闭系统与任何外部环境隔离,这样能量就得以保存,因为它无处可逃

开放系统与外部世界相连,通过与环境的交流,它们会受到能源收益和能源损失的影响

还有一个重要的第三种情况

当流入和流出系统的能量被很好地平衡时,就会出现一个介于打开和关闭之间的中间状态

当系统遵循空间和时间的组合对称性时,即当(1)左右切换和(2)翻转时间箭头使系统基本不变时,这种平衡可能发生

在他们的最新研究中,唐宁和萨罗卡讨论了满足空间反射和时间反转对称性的量子共振链的相位

主要有两个感兴趣的阶段,一个平凡的阶段(伴随着直观的物理学)和一个不平凡的阶段(以令人惊讶的物理学为标志)

这两个阶段之间的边界有一个特殊的点

研究人员已经为具有任意数量谐振器的链找到了这些异常点的位置,为遵循这些对称性的量子系统的放大提供了见解

重要的是,非平凡相位允许非常规的传输效应和强量子关联,这可以用来控制纳米尺度的光的行为和传播

这项理论研究可能有助于低维量子材料中光的产生、操纵和控制,以期构建利用光子(光的粒子)的光基器件,将其作为尺寸约为十亿分之一米的主力

埃克塞特大学的查尔斯·唐宁评论道:“我们关于开放量子系统中宇称-时间对称性的工作进一步强调了对称性如何支撑我们对物理世界的理解,以及我们如何从中受益。”

来自挪威科技大学的Vasil Saroka补充道:“我们希望我们在宇称-时间对称性方面的理论工作能够启发我们在这个令人兴奋的物理领域进行进一步的实验研究。”

“低聚物链的异常点”发表在《通信物理学》上

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