Les physiciens utilisent les symétries spatiales et temporelles pour contrôler les matériaux quantiques


Les physiciens utilisent les symétries spatiales et temporelles pour contrôler les matériaux quantiques

Transport quantique dans une chaîne de résonateurs qui obéit aux symétries de réflexion spatiale et d’inversion du temps. Crédit photo : Vasil Saroka

Des physiciens d’Exeter et de Trondheim ont développé une théorie qui décrit comment la réflexion spatiale et symétries d’inversion du temps peuvent être exploitées, permettant un meilleur contrôle du transport et des corrélations au sein des quantiques.

Deux physiciens théoriciens de l’Université d’Exeter (Grande-Bretagne) et de l’Université norvégienne des sciences et technologies (à Trondheim, Norvège) ont mis au point une théorie quantique qui décrit une chaîne de résonateurs quantiques qui satisfont aux symétries de réflexion spatiale et d’inversion du temps. Ils ont montré comment les différentes phases quantiques de telles chaînes sont liées à des phénomènes remarquables qui peuvent être utiles dans la conception de futurs dispositifs quantiques reposant sur de fortes corrélations.

En , une distinction est souvent faite entre les systèmes ouverts et fermés. Les systèmes fermés sont isolés de tout environnement extérieur, de sorte que l’énergie est économisée car elle n’a nulle part où s’échapper. Les systèmes ouverts sont connectés au monde extérieur et subissent des gains et des pertes d’énergie en échange avec l’environnement. Il existe un troisième cas important. Lorsque l’énergie qui entre et sort du système est finement équilibrée, une situation intermédiaire apparaît entre l’ouverture et la fermeture. Cet équilibre peut se produire lorsque le système obéit à une symétrie combinée d’espace et de temps, c’est-à-dire lorsque (1) la commutation à gauche et à droite et (2) l’inversion de la flèche du temps laissent le système essentiellement inchangé.

Dans leurs dernières recherches, Downing et Saroka discutent des phases d’une chaîne quantique de résonateurs qui satisfont aux symétries de réflexion spatiale et d’inversion du temps. Fondamentalement, il y a deux phases intéressantes, une phase triviale (accompagnée d’une physique intuitive) et une phase non triviale (marquée d’une physique surprenante). La frontière entre ces deux phases est marquée par un point extraordinaire. Les chercheurs ont trouvé l’emplacement de ces points extraordinaires pour une chaîne avec un nombre quelconque de résonateurs qui donnent un aperçu de la mise à l’ des systèmes quantiques qui obéissent à ces symétries. Surtout, la phase non triviale permet des effets de transport non conventionnels et de fortes corrélations quantiques qui peuvent être utilisées pour contrôler le comportement et la propagation de la lumière à des échelles de longueur nanoscopiques.

Cette étude théorique pourrait être utile pour la création, la manipulation et le contrôle de la lumière dans des matériaux quantiques de faible dimension afin de construire des dispositifs à base de lumière qui utilisent des photons, les particules de lumière, comme chevaux de bataille d’une taille d’environ un milliardième de mètre.

Charles Downing de l’Université d’Exeter a commenté : « Nos travaux sur la symétrie parité-temps dans les systèmes quantiques ouverts soulignent davantage comment la symétrie sous-tend et comment nous pouvons bénéficier de notre compréhension du monde physique.

Vasil Saroka de l’Université norvégienne des sciences et de la technologie a ajouté : « Nous espérons que nos travaux théoriques sur la symétrie parité-temps pourront stimuler de nouvelles recherches expérimentales dans ce domaine passionnant de la physique. »

« Points Exceptionnels dans les Chaînes Oligomères » est publié dans Physique des communications.


Des physiciens montrent un flux non réciproque autour du monde quantique


Plus d’information:
Charles Andrew Downing et al., Points inhabituels dans les chaînes oligomères, Physique des communications (2021). DOI : 10.1038 / s42005-021-00757-3

Fourni par l’Université d’Exeter

Citation: Les physiciens utilisent les symétries spatiales et pour contrôler les matériaux quantiques (2021, 3 décembre), consulté le 3 décembre 2021 sur https://phys.org/news/2021-12-physicists-exploit-space-symmetries-quantum.html

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