Language
Country/Area
No result found
Dari fase Haldan ke isolator topologi: Bagaimana dunia misterius tatanan SPT muncul?
Dengan semakin mendalamnya penelitian fisika kuantum, pemahaman ilmuwan tentang materi menjadi lebih mendalam. Khusus untuk sifat-sifat keadaan kuantum suhu nol, salah satu konsep yang muncul adalah tatanan Topologi Terlindungi Simetri (SPT). Munculnya konsep ini telah membuka cakrawala baru bagi klasifikasi materi dalam dunia fisika kuantum.
Tatanan SPT adalah tatanan dalam keadaan kuantum dengan simetri dan celah energi terbatas, serta memiliki sifat-sifat fisik yang unik.
Pengertian urutan SPT mengandung dua karakteristik utama. Di satu sisi, keadaan SPT yang berbeda dengan simetri yang sama tidak dapat mengalami deformasi dengan lancar tanpa perubahan fase; di sisi lain, jika simetri tersebut rusak selama proses deformasi, maka keadaan-keadaan ini dapat mengalami deformasi ke keadaan yang sama tanpa perubahan fase. Status produk apa pun. Hal ini memungkinkan tatanan SPT tidak hanya ada dalam sistem bosonik, tetapi juga ditemukan dalam sistem fermion, yang membentuk konsep tatanan SPT bosonik dan tatanan SPT fermion.
Dalam konteks ini, beberapa cendekiawan telah memperkenalkan konsep keterikatan kuantum ke dalam penjelasan mereka, merujuk pada status SPT sebagai status terjerat jarak pendek dengan simetri. Hal ini berbeda dengan tatanan topologi keterjeratan jarak jauh, yang tidak terkait dengan paradoks EPR yang terkenal.
Atribut karakteristik urutan SPT
Teori batas efektif status SPT non-trivial akan selalu memiliki anomali kuantum murni atau anomali gravitasi campuran, yang juga memberi mereka sifat tanpa celah atau mengalami degenerasi di bawah bentuk batas sampel apa pun. Secara khusus, untuk status SPT non-trivial, batas non-degenerasi tanpa celah tidak dapat dibentuk.
Jika batasnya adalah status degenerasi tanpa celah, maka degenerasi ini dapat disebabkan oleh pemecahan simetri spontan dan/atau tatanan topologi intrinsik.
Misalnya, dalam status SPT 2+1-dimensi non-trivial, cacat monotonik membawa statistik non-trivial dan bilangan kuantum fraksional dari grup simetri. Ini menunjukkan hubungan mendalam antara batas-batas tatanan SPT dan sifat-sifat topologi internal.
Hubungan antara tatanan SPT dan tatanan topologi intrinsik
Status SPT terjerat dalam jarak pendek, sedangkan tatanan topologi intrinsik terjerat dalam jarak jauh. Meskipun keduanya terkadang dapat melindungi status tereksitasi batas tanpa celah, sumber stabilitasnya berbeda. Status tereksitasi batas tanpa celah dalam tatanan topologi intrinsik stabil terhadap gangguan lokal apa pun, sedangkan status tereksitasi batas tanpa celah dalam tatanan SPT stabil hanya terhadap gangguan lokal yang tidak merusak simetri.
Keadaan batas tereksitasi tanpa celah dalam orde SPT dilindungi oleh simetri, sedangkan orde topologi intrinsik dilindungi secara topologi.
Munculnya orde SPT bukan hanya terobosan teoretis, tetapi juga mengilhami prediksi banyak keadaan kuantum baru. Secara khusus, penelitian tentang isolator topologi bosonik dan superkonduktor topologi telah menjadikan orde SPT sebagai bidang aktif dalam fisika materi terkondensasi modern.
Teori kohomologi grup fase SPT
Ketika keadaan kuantum dipartisi pada suhu nol, dinamika fase SPT kehilangan simetri spontan, yang mengarah pada hubungan mendalam dengan teori kohomologi grup. Para peneliti menemukan bahwa keadaan SPT berdimensi (d + 1) ini dapat diklasifikasikan berdasarkan kohomologi grup.
Untuk fase SPT bosonik dengan batas anomali kuantum murni, fase-fase ini dapat dikalibrasi dengan kategori homologi grup berikut:
H^{d+1}[G,U(1)]
Hal ini memungkinkan komunitas ilmiah untuk memperoleh pemahaman mendalam tentang karakteristik berbagai fase SPT melalui perangkat matematika, sehingga secara akurat mengklasifikasikan status kuantum 1D, 2D, dan berdimensi lebih tinggi.
Klasifikasi lengkap fase kuantum yang berinteraksi satu dimensi
Dalam proses penjelajahan tatanan SPT, para peneliti menemukan bahwa tidak ada tatanan topologi intrinsik dalam sistem 1D, dan semua status kuantum kompak 1D terjerat dalam jarak pendek. Menurut penemuan ini, ketika nilai Hamiltonian tidak memiliki simetri, status kuantum ini diklasifikasikan sebagai status produk arbitrer.
Jika Hamiltonian memiliki simetri, fase kuantum dari materi terkondensasi 1D dapat berupa fase pemecahan simetri, fase SPT, atau keadaan campurannya. Pemahaman baru ini memungkinkan kita untuk mengklasifikasikan semua fase kuantum kompak satu dimensi secara lebih sistematis.
Menghadapi perluasan berbagai karakteristik sekuens SPT dan pengetahuan terkait, penelitian masa depan di bidang ini akan terus berlanjut. Jadi, apakah sekuens SPT akan menjadi kunci untuk mengungkap lebih banyak dunia kuantum yang tidak diketahui?
