Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) ha logrado una innovadora simulación cuántica del efecto de la piel no hermitiana en dos dimensiones utilizando fermiones ultrafríos, lo que supone un avance significativo en la investigación de la física cuántica.
La mecánica cuántica, que normalmente considera un sistema bien aislado de su entorno, describe fenómenos ubicuos, desde el comportamiento de los electrones en sólidos hasta el procesamiento de información en dispositivos cuánticos. Esta descripción generalmente requiere un observable de valor real, específicamente, un modelo hermitiano (hamiltoniano).
La hermeticidad del modelo, que garantiza energía conservada con valores propios reales, se rompe cuando un sistema cuántico intercambia partículas y energía con su entorno. Un sistema cuántico tan abierto puede describirse eficazmente mediante un hamiltoniano no hermitiano, lo que proporciona importantes conocimientos sobre el procesamiento de información cuántica, espacios curvos, fases topológicas no triviales e incluso agujeros negros. Aún así, quedan muchas preguntas sin respuesta sobre la dinámica cuántica no hermitiana, especialmente en dimensiones superiores.
En colaboración con la Universidad de Pekín (PKU), físicos de las dos universidades simularon uno de esos fenómenos fascinantes: el efecto piel no hermitiano (NHSE), que implica la acumulación de estados propios en el límite de un sistema abierto. Esta demostración exitosa marca un avance importante, ya que las realizaciones experimentales anteriores del efecto piel no hermitiano se limitaban a sistemas clásicos o de baja dimensión en lugar de sistemas cuánticos.
Esta búsqueda está publicada. la naturaleza el 8 de enero de 2025. La investigación creó una banda topológica bidimensional no hermitiana para fermiones ultrafríos en una red óptica acoplada en órbita de espín, que descubrió el efecto de piel no hermitiana con disipación sintonizable, dijo el profesor Joo Gyu-bung, quien dirige el estudio de física en HKUST.
“Nuestro trabajo descubre un sistema intrigante que nos permite explorar cómo la no hermeticidad juega con la simetría y la topología”, dijo el profesor Jo. “Nuestro experimento establece naturalmente un sistema cuántico de muchos cuerpos en lugar de un sistema clásico, abriendo el camino para investigar la dinámica cuántica no hermitiana utilizando fermiones ultrafríos con disipación”.
El profesor LIU Xiong-jun, profesor de PKU y otro líder del equipo, añadió: “La interacción de situaciones hermitianas fundamentales como el espacio curvo, los agujeros negros, la información cuántica y los efectos cutáneos no hermitianos de dimensiones superiores. Fases topológicas, más allá sistemas unidimensionales, hay muchas Necesidades de explorar -sistemas corporales El control de nuestro sistema lo posiciona como una plataforma versátil para explorar fenómenos no hermitianos de alta dimensión, como la materia condensada y Proporciona información sobre la física cuántica exótica más allá del ámbito de los átomos ultrafríos”.
El equipo enfatizó que una comprensión completa de NHSE sigue siendo difícil de alcanzar, con la pregunta clave aún sin respuesta: “¿Existe una explicación topológica general para NHSE?” y “¿Hasta qué punto la topología determina su presencia o ausencia?” “Este trabajo preparado sienta las bases para explorar este tipo de cuestiones”, añadió el profesor Joe