新理论表明可利用空间和时间对称性来控制量子材料

产业资讯 量科网 2021-12-06 10:49

来自英国埃克塞特大学和挪威科技大学的两位理论物理学家建立了一个量子理论,描述了一连串满足空间反射和时间反演对称性的量子谐振器。他们展示了这种链的不同量子相位如何与显着的现象相关联,这可能有助于设计依赖于强相关性的未来量子设备。

物理学中的一个常见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,因此能量是守恒的,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,它们会受到能量增益和能量损失的影响。

但是,还有一个重要的第三种情况:当流入和流出系统的能量得到很好的平衡时,就会出现打开和关闭之间的中间情况。当系统遵循空间和时间的组合对称性时,即左右切换和翻转时间之间仍使系统基本保持不变时,就会发生这种平衡。

在他们的最新研究中,Downing和Saroka讨论了满足空间反射和时间反演对称性的量子谐振器链的相位。主要有两个感兴趣的相位,一个平凡的相位(经典物理学)和一个非平凡的相位(量子物理学)。这两个相位之间的边界有一个特殊的点。

研究人员已经找到了具有任意数量谐振器链的这些异常点的位置,从而深入了解了遵守这些对称性的量子系统的扩展。重要的是,非平凡的相位允许非常规的传输效应和强量子相关性,这可用于在纳米级的尺度上控制光的行为和传播。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,以更好构建基于光的设备。

埃克塞特大学的Charles Downing评论说:“我们在开放量子系统中的奇偶时间对称性方面的工作进一步强调了对称性如何巩固我们对物理世界的理解,以及我们将如何从中受益。”

来自挪威科技大学的Vasil Saroka补充说:“我们希望我们在奇偶时间对称性方面的理论工作能够激发这一激动人心的物理学领域的进一步实验研究。”(编译:Qtech)