Vea También
Físicos de Exeter y Trondheim han desarrollado una teoría que describe cómo pueden aprovecharse las simetrías de reflexión espacial e inversión temporal, lo que permite un mayor control del transporte y las correlaciones dentro de los materiales cuánticos.
Dos físicos teóricos, de la Universidad de Exeter (Reino Unido) y de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (en Trondheim, Noruega), han construido una teoría cuántica que describe una cadena de resonadores cuánticos que satisfacen las simetrías de reflexión espacial e inversión temporal. Han demostrado que las diferentes fases cuánticas de dichas cadenas están asociadas a fenómenos notables, que pueden ser útiles en el diseño de futuros dispositivos cuánticos que dependan de fuertes correlaciones.
 |
| Transporte cuántico en una cadena de resonadores que obedece a simetrías de reflexión espacial e inversión temporal. Crédito: Vasil Saroka |
Una distinción habitual en física es la que existe entre sistemas abiertos y cerrados. Los sistemas cerrados están aislados de cualquier entorno externo, de modo que la energía se conserva porque no hay ningún lugar al que pueda escapar. Los sistemas abiertos están conectados con el mundo exterior y, a través de los intercambios con el entorno, están sujetos a ganancias y pérdidas de energía. Hay un tercer caso importante. Cuando la energía que entra y sale del sistema está finamente equilibrada, se produce una situación intermedia entre ser abierto y cerrado. Este equilibrio puede darse cuando el sistema obedece a una simetría combinada de espacio y tiempo, es decir, cuando (1) el cambio de izquierda a derecha y (2) la inversión de la flecha del tiempo dejan al sistema esencialmente sin cambios.
En su última investigación, Downing y Saroka analizan las fases de una cadena cuántica de resonadores que satisfacen las simetrías de reflexión del espacio y de inversión del tiempo. Hay principalmente dos fases de interés, una fase trivial (acompañada de una física intuitiva) y una fase no trivial (marcada con una física sorprendente). La frontera entre estas dos fases está marcada por un punto excepcional. Los investigadores han hallado las localizaciones de estos puntos excepcionales para una cadena con un número arbitrario de resonadores, lo que permite comprender el escalamiento de los sistemas cuánticos que obedecen estas simetrías. Es importante destacar que la fase no trivial permite efectos de transporte no convencionales y fuertes correlaciones cuánticas, que pueden utilizarse para controlar el comportamiento y la propagación de la luz a escalas de longitud nanoscópicas.
Este estudio teórico puede ser útil para la generación, manipulación y control de la luz en materiales cuánticos de baja dimensión, con vistas a construir dispositivos basados en la luz que exploten los fotones, las partículas de la luz, como caballos de batalla a tamaños de alrededor de una milmillonésima parte de un metro.
Charles Downing, de la Universidad de Exeter, comentó: "Nuestro trabajo sobre la simetría paridad-tiempo en sistemas cuánticos abiertos subraya aún más cómo la simetría sustenta nuestra comprensión del mundo físico, y cómo podemos beneficiarnos de ella".
Vasil Saroka, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, añadió: "Esperamos que nuestro trabajo teórico sobre la simetría paridad-tiempo pueda inspirar nuevas investigaciones experimentales en esta apasionante área de la física".
Fuentes, créditos y referencias:
Charles Andrew Downing et al, Exceptional points in oligomer chains, Communications Physics (2021). DOI: 10.1038/s42005-021-00757-3
Fuente: Science Daily