`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

500 фаз материи

+35
голосов

Забудьте твердое тело, жидкость и газ: фактически, имеется более чем 500 фаз материи. Член Perimeter Faculty Сяо-Ган Вень (Xiao-Gang Wen) все реклассифицировал.

Физика конденсированного состояния – направление, изучающее и описывающее большинство из этих фаз, – традиционно классифицировала фазы на основе того, как их фундаментальные строительные блоки, обычно атомы, располагаются. Ключом при этом является симметрия.

Классификация фаз материи путем описания их симметрий и где и как эти симметрии нарушаются, известна как парадигма Ландау. Теория Ландау является мощным инструментом для открытий новых фаз и для объяснения поведения известных. Физики были так довольны теорией Ландау, что долгое время верили, что все фазы материи могут быть описаны с помощью симметрий.

Начиная с 1980-х исследователи конденсированных состояний, включая Сяо-Ган Веня, изучали новые квантовые системы, в которых существовали несколько основных состояний с одинаковой симметрией. Д-р Вень указал, что эти новые состояния имеют новый тип порядка – топологический порядок.

Топологический порядок является квантовым явлением: он не относится к симметрии основного состояния, а, скорее, к глобальным свойствам волновой функции основного состояния. Поэтому, он выходит за пределы парадигмы Ландау, которая базируется на принципах классической физики.

Топологический порядок является более общим пониманием квантовых фаз и переходов между ними. В новой системе взглядов фазы материи описывались не симметрией основного состояния, а квантовым зацеплением. Картина таких квантовых эффектов в отличие от картины расположения атомов не могла быть описана на основе симметрий.

Более общее описание материи, разработанное д-ром Венем с сотрудниками, было хорошим, однако все еще имелось несколько фаз, к которым оно не подходило. Конкретнее, имелся набор зацепленных фаз с малым радиусом взаимодействия, для которых симметрия не нарушалась, так называемые топологические фазы с сохраняющейся симметрией. Примеры таких фаз включали некоторые топологические полупроводники и топологические изоляторы, вызывающие большой интерес, поскольку являются многообещающими для использования в появляющемся первом поколении квантовоэлектронных устройств.

В статье, опубликованной в Science, Вень с сотрудниками представил новую систему, которая может успешно классифицировать эти фазы с защищенной симметрией.

Используя аппарат современной математики – теорию когомологических групп и теорию суперкогомологических групп – исследователи сконструировали и классифицировали симметрично-защищенные фазы в пространстве произвольного числа измерений и для любых симметрий. Их новая система классификации обеспечит понимание этих фаз материи, что может, в свою очередь, улучшить наши возможности в разработке состояний материи для использования в сверхпроводниках или квантовых компьютерах.

500 фаз материи

Художественное изображение струнной сети света и электронов. Сеть струн является теоретическим примером топологически упорядоченной материи

+35
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT