Los físicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong HKUST y la Universidad de Pekín PKU han creado con éxito la primera simulación 3D de materia topológica del mundo que consiste en átomos ultrafríos. Los intentos anteriores de simulaciones de materia topológica se limitaron a dimensiones más bajas, debidoa los desafíos sobre cómo caracterizar la topología de banda 3D en los sistemas atómicos. Este avance abre la puerta a un examen más profundo de la nueva materia topológica que no puede realizarse bien en los sólidos. Tal material artificial de ingeniería nunca antes hecho con átomos ultrafríos puede permitir al físico modelar inusualfases de la materia.
El profesor Gyu-Boong JO, profesor asociado del Departamento de Física de HKUST colaboró con el profesor Xiong-Jun LIU, profesor de la Escuela de Física de PKU e ideó una estructura de celosía de cristal artificial, propuesta previamente por el grupo PKU,para modelar átomos ultrafríos preparados a 30 billonésimas de grado por encima del cero absoluto. Esta nueva materia cuántica sintética es un semimetal topológico de línea nodal acoplado a la órbita giratoria 3D y exhibe una simetría de grupo magnético emergente. Los investigadores correlacionaron el giro del átomo con la direcciónde movimiento atómico, lo que hizo que el comportamiento general del átomo fuera topológico. Con tal simetría, los investigadores demostraron que la topología de banda 3D puede resolverse mediante imágenes de patrones de espín 2D en los planos simétricos, y observaron con éxito el semimetal topológico 3D en el experimento.Las técnicas utilizadas aquí se pueden aplicar generalmente para explorar todos los estados topológicos 3D de simetrías similares cuando estén disponibles.
La investigación se publicó recientemente en línea en Física de la naturaleza .
La materia topológica compleja se ha convertido en el foco de la investigación industrial y académica porque se ve como una forma de allanar el camino para hacer que la computación cuántica sea más libre de ruido y robusta. Las computadoras cuánticas físicas de hoy en día siguen siendo ruidosas, y la corrección de errores cuánticos es uncampo de investigación en crecimiento. El objetivo de la computación cuántica tolerante a fallas ha llevado a la inversión en materia topológica compleja.
La materia topológica se clasifica por las propiedades geométricas del estado cuántico en el material. La naturaleza topológica del material significa que tiende a soportar imperfecciones dentro de un sistema operativo y también tiene el potencial de otras propiedades exóticas aún desconocidas.
"Nuestro trabajo abre muchas posibilidades para desarrollar nuevos materiales topológicos que no ocurren naturalmente", dijo el profesor Jo. "Este desarrollo demuestra que hay una nueva posibilidad de explorar material topológico complejo en 3D y proporcionará una plataforma útil parasimulación cuántica "
"Este es un avance revolucionario para la simulación cuántica con átomos ultrafríos", dijo el profesor Liu. "Permite la investigación experimental y la observación de fases no triviales de todas las dimensiones físicas, incluidas varias fases aislantes, semimetales y superfluidas con topología no trivial enátomos ultrafríos "
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Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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