Language
Country/Area
No result found
Rahasia keadaan terjerat jarak pendek: Bagaimana tatanan SPT melindungi simetri dalam fisika kuantum?
Seiring dengan semakin mendalamnya para ilmuwan dalam fisika kuantum, klasifikasi dan pemahaman mereka tentang keadaan kuantum menjadi semakin kompleks. Baru-baru ini, tatanan topologi yang dilindungi simetri (SPT order) telah menjadi pusat penelitian dan telah memicu diskusi luas dalam komunitas fisika. Tatanan ini merepresentasikan keadaan khusus dari sistem kuantum pada suhu rendah, dengan karakteristik dan sifat kuantum yang jelas, yang sangat penting bagi penelitian fisika dan aplikasi praktis.
Tatanan topologi yang dilindungi simetri (SPT order) adalah keadaan kuantum berdasarkan simetri, di mana bahkan perubahan kecil tidak dapat berubah bentuk dengan mulus menjadi keadaan lain tanpa mengalami perubahan fase.
Definisi tatanan SPT didasarkan pada dua fitur utama: pertama, untuk simetri tertentu, berbagai keadaan SPT tidak dapat diubah dengan mulus sambil mempertahankan simetri. Kedua, keadaan ini dapat diubah menjadi keadaan produk yang sepele tanpa perubahan fase ketika simetri rusak. Singkatnya, tatanan SPT menunjukkan karakteristik keterikatan jarak pendek dalam sistem fisik, yang membuat keadaan ini tidak dapat membentuk keterikatan jarak jauh, sehingga menunjukkan perbedaan yang jelas dari keadaan topologi lainnya.
Keadaan keterikatan jarak pendek memiliki sifat sebagai tatanan topologi trivial, yang juga dapat disebut tatanan "trivial" yang dilindungi simetri.
Dengan mengeksplorasi lebih lanjut sifat karakteristik tatanan SPT, kami menemukan bahwa teori batas efektif dari keadaan ini harus memiliki anomali skalar atau anomali potensial gravitasi campuran. Ini berarti bahwa tidak peduli bagaimana seseorang memotong sampel untuk membentuk batas, batas keadaan SPT tidak memiliki celah atau mengalami degenerasi berulang, dan bahwa batas bercelah murni tidak mungkin untuk keadaan SPT nontrivial. Selain itu, jika batas menunjukkan keadaan degenerasi celah, degenerasi ini dapat disebabkan oleh pemecahan simetri spontan atau tatanan topologi intrinsik.
Setelah memperkenalkan konsep keterikatan kuantum, kita memahami hubungan antara status SPT dan tatanan topologi intrinsik. Tatanan topologi intrinsik merepresentasikan status keterikatan jarak jauh, sementara status SPT mempertahankan keterikatan jarak pendek. Meskipun keduanya mungkin memiliki kemampuan untuk melindungi eksitasi batas tanpa celah dalam beberapa kasus, sifat ketangguhan kedua status ini berbeda. Eksitasi batas tatanan topologi intrinsik lebih tahan terhadap gangguan lokal karena karakteristik perlindungan topologinya; sementara eksitasi batas tatanan SPT hanya stabil terhadap gangguan lokal yang tidak merusak simetri.
Misalnya, dalam sistem kopling spin-orbit 2+1D, baik turunan Hall spin maupun turunan Hall kuantum menunjukkan karakteristik kuantisasi yang berbeda, yang terkait erat dengan keberadaan SPTorder.
Aplikasi dan contoh order SPT juga sangat kaya. Contoh paling awal dapat ditelusuri kembali ke fase Haldane, yang sesuai dengan rantai spin ganjil. Fase Haldane dilindungi oleh simetri rotasi spin SO(3). Sebaliknya, fase Haldane dari rantai spin genap tidak memiliki tatanan topologi yang dilindungi simetri ini. Selain itu, isolator topologi fermion yang tidak berinteraksi juga merupakan fase SPT yang terkenal, yang dilindungi oleh simetri U(1) dan pembalikan waktu. Sebaliknya, status Hall kuantum fraksional tidak termasuk dalam status SPT. Status tersebut adalah status dengan tatanan topologi intrinsik dan memiliki karakteristik keterikatan jarak jauh.
Dalam proses mempelajari fase SPT secara sistematis, para ilmuwan menggunakan teori kohomologi grup untuk mengklasifikasikannya. Semua fase suhu nol bercelah dapat dibagi menjadi dua kategori: fase terjerat jarak jauh dan fase terjerat jarak pendek. Fase terjerat jarak pendek dapat dibagi lagi menjadi fase pemecahan simetri, fase SPT, dan fase campurannya. Rangkaian studi ini tidak hanya memperluas pemahaman kita tentang fase kuantum, tetapi juga meramalkan banyak keadaan baru materi kuantum, termasuk isolator topologi dan superkonduktor yang berinteraksi.
Dengan eksplorasi lebih lanjut tentang tatanan SPT, para ilmuwan telah memperoleh wawasan baru tentang klasifikasi lengkap fase kuantum satu dimensi. Studi ini menunjukkan bahwa semua keadaan kuantum bercelah satu dimensi adalah terjerat jarak pendek, yang berarti bahwa tanpa adanya pelanggaran simetri, semua keadaan ini termasuk dalam fase yang sama - keadaan produk trivial. Melalui sistem ini, kita dapat lebih memahami hubungan antara berbagai fase kuantum dan menunjukkan kekayaan sistem kuantum dalam interaksi.
Penelitian tentang tatanan SPT masih terus dilakukan secara mendalam di seluruh dunia, yang tidak hanya akan memperkaya pemahaman kita tentang fisika kuantum, tetapi juga dapat menghasilkan teknologi dan aplikasi baru di masa mendatang. Apakah Anda juga ingin menjelajahi dan memahami dunia kuantum yang begitu kompleks dan menakjubkan?
