Séance de cours

La matière topologique et son exploration avec les gaz quantiques

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Description

Cette séance de cours explore le concept de matière topologique dans les systèmes bidimensionnels, en mettant l'accent sur l'absence d'ordre à longue distance à température non nulle. L'argument de Peierls et le théorème de Mermin-Wagner-Hohenberg sont discutés, mettant en évidence les transitions de phase non conventionnelles dans les systèmes 2D. On explique le rôle des tourbillons et du mécanisme Kosterlitz-Thouless, ainsi que les implications pour les supraconducteurs et le graphène. La séance de cours se décline dans le gaz Bose idéal 2D, l'approche Gross-Pitaevskii, et le spectre Bogoliubov, en mettant l'accent sur l'ordre quasi-long et la propagation du son. Des observations expérimentales et des modèles théoriques dans les fluides atomiques et photoniques sont présentés, éclairant les points critiques et le comportement des superfluides.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Transition de phase

Concepts associés (32)

Topological order

In physics, topological order is a kind of order in the zero-temperature phase of matter (also known as quantum matter). Macroscopically, topological order is defined and described by robust ground state degeneracy and quantized non-Abelian geometric phases of degenerate ground states. Microscopically, topological orders correspond to patterns of long-range quantum entanglement. States with different topological orders (or different patterns of long range entanglements) cannot change into each other without a phase transition.

Topological quantum computer

A topological quantum computer is a theoretical quantum computer proposed by Russian-American physicist Alexei Kitaev in 1997. It employs quasiparticles in two-dimensional systems, called anyons, whose world lines pass around one another to form braids in a three-dimensional spacetime (i.e., one temporal plus two spatial dimensions). These braids form the logic gates that make up the computer. The advantage of a quantum computer based on quantum braids over using trapped quantum particles is that the former is much more stable.

Isolant topologique

Un isolant topologique est un matériau ayant une structure de bande de type isolant mais qui possède des états de surface métalliques. Ces matériaux sont donc isolants "en volume" et conducteurs en surface. En 2007, cet état de matière a été réalisé pour la première fois en 2D dans un puits quantique de (Hg,Cd)Te . Le BiSb (antimoniure de bismuth) est le premier isolant topologique 3D à être réalisé. La spectroscopie de photoélectrons résolue en angle a été l'outil principal qui a servi à confirmer l'existence de l'état isolant topologique en 3D.

Superfluidité

La superfluidité est un état de la matière dans lequel celle-ci se comporte comme un fluide dépourvu de toute viscosité. Découverte en 1937 par Piotr Kapitsa, simultanément avec, semble-t-il, John F. Allen et A. Don Misener, elle a d'abord été décrite comme une propriété de l'hélium (à très basse température) lui permettant de s'écouler à travers des canaux capillaires ou des fentes étroites sans viscosité.

Défaut topologique

En cosmologie, un défaut topologique est une configuration souvent stable de matière que certaines théories prédisent avoir été formée lors des transitions de phase de l'univers primitif. Selon la nature des brisures de symétrie, on suppose la formation de nombreux solitons au travers du mécanisme de Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble. Les défauts topologiques les plus courants sont les monopôles magnétiques, les cordes cosmiques, les murs de domaine, les skyrmions et les textures.

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Séances de cours associées (64)

Explorer les phases topologiques 4D de la matière

Explore les phases topologiques 4D de la matière à travers la simulation quantique et discute des approches comme le pompage topologique et les dimensions synthétiques.

Matière topologique avec des atomes de dysprosium ultrafroids

Explore la matière topologique synthétique avec des atomes de dysprosium ultrafroids, couvrant la topologie, l'effet Hall, la simulation quantique et le spectre d'enchevêtrement.

Invariance de jauge: Potentiels électromagnétiques

Explore l'invariance de la jauge, les potentiels électromagnétiques, la vitesse du superfluide et l'expulsion du champ magnétique des supraconducteurs.

La matière topologique et son exploration

Explore la matière topologique à l'aide de gaz quantiques, couvrant les modèles SSH et Rice-Mele, la pompe adiabatique et la mesure de la courbure de Berry.

Path Integrals: Fluides quantiques

Explore Path Integrals pour les fluides quantiques, mettant l'accent sur les transitions superflues, les distributions de permutation et la méthode du nœud fixe.

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