Физики из Эксетера и Тронхейма разработали теорию, описывающую, как можно использовать пространственное отражение и симметрию обращения времени, что позволяет лучше контролировать перенос и корреляции в квантовых материалах.

Два физика-теоретика из Университета Эксетера (Великобритания) и Норвежского университета науки и технологий (в Тронхейме, Норвегия) построили квантовую теорию, описывающую цепочку квантовых резонаторов, удовлетворяющих симметрии пространственного отражения и обращения времени. Они показали, как разные квантовые фазы таких цепочек связаны с замечательными явлениями, которые могут быть полезны при разработке будущих квантовых устройств, полагающихся на сильные корреляции.

В физике обычно различают открытые и закрытые системы. Закрытые системы изолированы от любой внешней среды , поэтому энергия сохраняется, потому что ей некуда бежать. Открытые системы связаны с внешним миром, и в результате обмена с окружающей средой они подвержены выигрышам в энергии и потерям энергии. Важный третий случай. Когда энергия, втекающая в систему и выходящая из нее, точно сбалансирована, возникает промежуточная ситуация между открытием и закрытием. Это равновесие может возникнуть, когда система подчиняется комбинированной симметрии пространства и времени, то есть когда (1) переключение влево и вправо и (2) поворот стрелки времени оставляют систему практически неизменной.

В своем последнем исследовании Даунинг и Сарока обсуждают фазы квантовой цепочки резонаторов, удовлетворяющих симметрии пространственного отражения и обращения времени. В основном есть две фазы, представляющие интерес: тривиальная фаза (сопровождаемая интуитивной физикой) и нетривиальная фаза (отмеченная удивительной физикой). Граница между этими двумя фазами отмечена исключительной точкой. Исследователи нашли расположение этих исключительных точек для цепочки с произвольным числом резонаторов, что дало представление о масштабировании квантовых систем, подчиняющихся этим симметриям. Важно отметить, что нетривиальная фаза допускает нетрадиционные транспортные эффекты и сильные квантовые корреляции, которые можно использовать для управления поведением и распространением света на наноскопических масштабах длины.

Это теоретическое исследование может быть полезно для генерации, манипулирования и управления светом в квантовых материалах с низкой размерностью с целью создания устройств на основе света, использующих фотоны, частицы света, в качестве рабочих лошадок размером около одной миллиардной метра. .

Чарльз Даунинг из Университета Эксетера прокомментировал: «Наша работа над симметрией четности и времени в открытых квантовых системах еще раз подчеркивает, как симметрия лежит в основе нашего понимания физического мира и как мы можем извлечь из этого пользу».

Васил Сарока из Норвежского университета науки и технологий добавил: «Мы надеемся, что наша теоретическая работа по симметрии с четностью и временем может вдохновить на дальнейшие экспериментальные исследования в этой захватывающей области физики ».

«Исключительные точки в цепях олигомеров» опубликовано в Communications Physics.