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量子氣體中的令人費解的現象 具有導電邊緣的絕緣體

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-18瀏覽次數:1056

預期在其邊緣處具有導電性的絕緣體將用于有趣的技術應用中。但是,到目前為止還沒有充分了解它們的特征。歌德大學的物理學家現在借助超冷量子氣體模擬所謂的拓撲絕緣體。在最新一期的Physical Review Letters中,他們演示了如何通過實驗檢測邊緣狀態。

想象一下由絕緣體制成的圓盤,導電邊緣始終沿同一方向流動。 “這使得量子粒子無法阻擋,因為在另一個方向上的流動狀態根本不存在,”該研究的第一作者Bernhard Irsigler解釋道。換句話說:在邊緣狀態下,電流無阻力地流動。例如,這可以用于提高移動設備的穩定性和能量效率。目前正在研究如何使用它來構建更高效的激光器。

近年來,拓撲絕緣體也產生了超冷量子氣體,以更好地了解它們的行為。當正常氣體冷卻到絕對零度的百萬分之一到十億分之一的溫度時,產生這些氣體。這使得超冷量子氣體成為宇宙中最冷的地方。如果在由激光制成的光學晶格中也產生超冷量子氣體,則氣體原子本身以與實心晶格相同的規則排列。然而,與固體不同,許多參數可以變化,允許研究人工量子態。

“我們喜歡稱它為量子模擬器,因為它揭示了固體中發生的許多事情。在光學晶格中使用超冷量子氣體,我們可以理解拓撲絕緣體的基本物理,“共同作者鄭俊輝解釋說。說。

然而,固體和量子氣體之間的顯著差異在于云狀氣體沒有明確的邊緣。那么超冷氣體中的拓撲絕緣體如何確定其邊緣狀態呢?歌德大學理論物理研究所的Walter Hofstetter教授研究小組的研究人員在他們的研究中回答了這個問題。他們模擬了拓撲隔離器和普通隔離器之間的人工屏障。這表示拓撲絕緣體的邊緣,沿著該拓撲絕緣體形成導電邊緣狀態。

“我們證明了邊緣狀態的特征是量子相關性可以在使用量子氣體顯微鏡的實驗中測量。這些測量正在哈佛大學,麻省理工學院和慕尼黑馬克斯普朗克量子光學研究所進行,”Hofstetter說過。量子氣體顯微鏡是一種可以在實驗中檢測單個原子的儀器。 “對于我們的工作,我們必須明確考慮量子氣體粒子之間的相互作用。這使得調查更加現實,但更復雜。沒有超級計算機,就無法進行復雜的計算。在DFG研究部門的背景下與歐洲領先的科學家密切合作

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