La simulación de los estados de borde quirales en un sistema cuántico

Universidad de Innsbruck

Este comunicado de prensa está disponible Ingerman.

la física de la materia condensada sigue siendo un campo de estudio con muchos puzzles para resolver. Nuevos estudios han sido posibles gracias a los avances en la física cuántica experimental. En particular, los átomos ultra-fríos en redes ópticas y un entorno que es totalmente ajustable y controlable representan un sistema ideal para el estudio de la física de la materia condensada problemas. Uno de estos fenómenos se pueden observar en relación con el efecto Hall cuántico: Cuando ciertos materiales se someten a un campo magnético fuerte, los electrones no pueden moverse en una dirección circular singular en los bordes más, pero repetidamente rebotar contra el borde, en el que se reflejan . Esto corresponde a saltar trayectorias. Como consecuencia macroscópica denominadas corrientes quirales, que se mueven en la dirección opuesta en los bordes opuestos, se puede observar en los límites de tales materiales de dos dimensiones. “Se podría comparar a un río donde los peces nadan hacia la derecha en un banco y hacia la izquierda en la otra orilla”, explica el físico teórico Marcello Dalmonte del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck y un miembro de Peter Zoller de grupo de investigación en el Instituto de Óptica cuántica e Información cuántica de la Academia de Ciencias de Austria.

salto de átomos

Hace diez años ya, equipo de investigación de Peter Zoller propuso una forma de simular corrientes quirales con átomos neutros. Esta idea se combina con el enfoque dimensión sintética, presentada por el grupo de Barcelona en el ICFO, fue recogido y aplicado por los físicos del Laboratorio Europeo de Espectroscopia no lineal (Lens) en Florencia que colaboran con los físicos teóricos en Innsbruck. En su experimento, los científicos limitaron un gas de átomos ultrafríos iterbio en una red óptica generada por rayos láser. Como es difícil de reproducir la estructura de los sistemas de materia condensada en dos dimensiones, los físicos usan un nuevo enfoque: Se utiliza una cadena unidimensional de átomos y produjo la segunda dimensión sintéticamente. La dinámica a lo largo de la dimensión sintético son generados por salto inducida por láser entre dos o tres estados de espín internos. “Desde una perspectiva teórica de este salto en diferentes estados de espín interno representa el mismo concepto que el salto geométrico de los electrones en los bordes de un sistema de materia condensada”, explica Marcello Dalmonte. Junto con Marie jinete y Peter Zoller, Marcello Dalmonte sentó las bases teóricas para el experimento y sugirió cómo observar este fenómeno. Las observaciones publicadas inScienceshow que las partículas se mueven en su mayoría a la derecha en un borde y a la izquierda en el otro borde. “Este comportamiento es muy similar a las corrientes quirales conocidos en la física de la materia condensada,” dice Dalmonte. Esta simulación de los efectos exóticos abre nuevas vías para los investigadores para estudiar otros fenómenos físicos nuevos, por ejemplo, en relación con los efectos Hall cuántico, el estudio de anyons en sistemas atómicos. Estas partículas cuasi exóticos se sugieren para ser aptas para la principal productora de los ordenadores cuánticos topológicos.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *