Findings Could “Revolutionize” Our Understanding of Distance

umetniški koncept fizike delcev plazme

Raziskovalci so ugotovili, da je nov teoretični okvir za integracijo hermitske in nehermitske fizike vzpostavljen z dvojnostjo med nehermitskimi in ukrivljenimi prostori.

Fizikalna uganka se reši z novim dvobojem.

Tradicionalno razmišljanje zahteva, da se raven prostor deformira z upogibanjem ali raztezanjem, da se ustvari ukrivljen prostor. skupina znanstvenikov Univerza Purdue Razvita je bila nova tehnika za ustvarjanje ukrivljenega prostora, ki ponuja tudi odgovor na fizikalno skrivnost. Ekipa je razvila metodo z uporabo nehermetičnosti, ki se pojavlja v vseh sistemih v kombinaciji z atmosfero, za ustvarjanje hiperbolične površine in številnih drugih prototipnih ukrivljenih prostorov, ne da bi povzročila kakršna koli fizična izkrivljanja fizičnih sistemov.

“Naše delo bi lahko revolucioniralo razumevanje ukrivljenosti in razdalje v splošni javnosti,” pravi Qi Zhou, profesor fizike in astronomije.

“Odgovoril je na dolgotrajna vprašanja v nehermitski kvantni mehaniki s premostitvijo nehermitske fizike in ukrivljenih prostorov. Obe disciplini sta bili popolnoma odrezani. Izjemno vedenje nehermitskih sistemov, ki so bili. Kaj je desetletja begalo fizike ni več mistificirajoče, če priznamo, da je prostor ukrivljen.Z drugimi besedami, nehermetičnost in ukrivljen prostor sta dvojnik drug drugega, dve plati istega kovanca.

Poincarejev napol preprost

V ozadju lahko vidimo Poincaréjevo polravnino, ki predstavlja ukrivljeno površino. Bela geodezija ukrivljene površine je prikazana kot analog ravnih črt na ravninskem prostoru. Bele kroglice se premikajo v pravo smer in dokazujejo geometrijski izvor izjemnega kožnega učinka v nehermitski fiziki. Zasluge: Chenwei LV in Ren Zhang.

Rezultati ekipe so bili objavljeni v reviji komunikacija v naravi V članku z naslovom “Ukrivljenost prostora z nehermitičnostjo”. Večina članov ekipe dela v kampusu West Lafayette Univerze Purdue. Ekipo Purdue sestavljajo profesor Qi Zhou, Zhengzheng Zhai, podoktorski raziskovalec, podiplomski študent Chenwei Lv pa je glavni avtor. Profesor univerze Xi’an Jiaotong Ren Zhang, ki je soavtor časopisa, je bil prvotno gostujoči učenjak na Purdueju, ko se je študija začela.

Da bi razumeli, kako to odkritje deluje, je treba najprej razumeti razliko med hermitskimi in nehermitskimi sistemi v fiziki. Zhou to razloži s primerom kvantnega delca, ki lahko “skače” med več lokacijami na rešetki.

Če je verjetnost skoka kvantnega delca v desno smer enaka verjetnosti skoka v levo smer, potem je hamiltonian hermitov. Če sta ti dve možnosti različni, potem je hamiltonian nehermitski. Zato sta Chenwei in Ren Zhang v svojih risbah uporabila puščice različnih velikosti in debelin za prikaz verjetnosti skokov v nasprotnih smereh.

“Tipični učbeniki kvantne mehanike se osredotočajo predvsem na sisteme, ki jih upravljajo hamiltoniani, ki so hermitski,” pravi Love.

“Kvantni delec, ki se giblje v pasti, zahteva enako verjetnost tuneliranja vzdolž leve in desne smeri. Medtem ko so hermitski hamiltoniani dobro uveljavljeni okviri za preučevanje diskretnih sistemov, povezovanje z okoljem v bistvu vodi do disipacije v odprtih sistemih, kar lahko povzroči hamiltoniane, ki niso več hermitski. Na primer, dimenzije tuneliranja v mreži niso več enake v nasprotnih smereh, pojav, znan kot ne-recipročno tuneliranje. V takšnih nehermitskih sistemih znani rezultati iz učbenikov ne veljajo več in nekateri morda celo izgledajo povsem nasprotno od hermitskih sistemov. Na primer, lastna stanja nehermitskih sistemov niso več pravokotna, o čemer smo razpravljali na dodiplomskem tečaju kvantne mehanike. Ta izjemna obnašanja nehermitskih sistemov so desetletja begala fizike, a veliko odprtih vprašanj ostaja odprtih.”

Nadalje pojasnjuje, da njegovo delo zagotavlja razlago temeljnih nehermitskih kvantnih pojavov brez primere. Ugotovil je, da nehermitski hamiltonian vrti prostor, kjer prebiva kvantni delec. Na primer, kvantni delec v rešetki z nerecipročnim tuneliranjem se dejansko premika po ukrivljeni površini. Razmerje med amplitudami tuneliranja vzdolž ene in nasprotne smeri določa, kako velika je površina.

V tako ukrivljenih prostorih vsi nenavadni nehermitski pojavi, od katerih se nekateri morda zdijo celo nematerialni, takoj postanejo naravni. To je končna ukrivljenost, ki zahteva drugačne ortonormirane položaje od svojih nasprotnikov v ravninskih prostorih. Kot taka, če uporabimo izpeljano teoretično formulo za ravninske prostore, lastna stanja ne bodo videti pravokotna. Prav tako je končna ukrivljenost tista, ki povzroči izjemen nehermitski kožni učinek, da so vsa lastna stanja koncentrirana blizu enega roba sistema.

“Ta raziskava je temeljnega pomena in njene posledice so dvojne,” pravi Zhang. “Po eni strani to vzpostavlja nehermitičnost kot edinstveno orodje za simulacijo zanimivih kvantnih sistemov v ukrivljenih prostorih,” pojasnjuje. “Večina kvantnih sistemov, ki so na voljo v laboratorijih, je ravnih in dostop do kvantnih sistemov v ukrivljenih prostorih pogosto zahteva znatne napore. Naši rezultati kažejo, da bodo eksperimentalci, ki niso puščavniki, morda potrebovali dodaten gumb za dostop in manipulacijo ukrivljenih prostorov.”

Primer je, da je mogoče hiperbolično površino oblikovati in nadalje razviti z magnetnim poljem. To bi lahko eksperimentatorjem omogočilo, da raziščejo odzive kvantnih Hallovih stanj na končne ukrivljenosti, kar je izjemno vprašanje v fiziki kondenzirane snovi. Po drugi strani pa dualnost eksperimentatorjem omogoča uporabo ukrivljenih prostorov za raziskovanje nehermitske fizike. Na primer, naši rezultati nudijo eksperimentatorjem nov pristop za doseganje izrednih točk z uporabo ukrivljenih prostorov in izboljšanje natančnosti kvantnih senzorjev, ne da bi se zatekli k disipaciji.”

Zdaj, ko je ekipa objavila svoje ugotovitve, predvidevajo, da se bodo za nadaljnje študije vrtele v več smereh. Fiziki, ki preučujejo ukrivljene prostore, lahko uporabijo svoja orodja za reševanje zahtevnih vprašanj v nehermitski fiziki.

Poleg tega lahko fiziki, ki delajo na nehermitskih sistemih, prilagodijo disipacijo, da dosežejo netrivialne ukrivljene prostore, ki jih ni mogoče zlahka doseči s konvencionalnimi metodami. Raziskovalna skupina Zhou bo še naprej bolj teoretično raziskovala odnos med nehermitsko fiziko in ukrivljenimi prostori. Prav tako upajo, da bodo pomagali premostiti vrzel med tema dvema fizikalnima disciplinama in s prihodnjimi raziskavami zbližati ti dve različni skupnosti.

Po mnenju ekipe je univerza Purdue edinstveno usposobljena za spodbujanje te vrste kvantnih raziskav. Purdue je v zadnjih nekaj letih hitro napredoval v kvantni informacijski znanosti. Inštitut Purdue Quantum Science and Engineering Institute skupaj z Oddelkom za fiziko in astronomijo omogoča ekipi sodelovanje z več sodelavci z raznolikim strokovnim znanjem in spodbujanje medoddelčnega in kolegialnega razvoja na različnih platformah, ki podpirajo disipativni in nedisipativni razvoj.

Sklic: “Curving Space by Non-hermiticity” Chenwei Love, Ren Zhang, Zhengzheng Zhai in Qi Zhou, 21. april 2022, komunikacija v naravi.
DOI: 10.1038/s41467-022-29774-8

READ  COVID-19: Pojavlja se nov simptom različice Omicron, pravijo zdravniki

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja

Read also x