Materiales Topológicos

Los materiales topológicos son aquellos que tienen propiedades físicas únicas debido a la estructura topológica de su red de átomos o partículas. Estas propiedades topológicas son generalmente resistentes a la perturbación y, pueden ser utilizadas en aplicaciones prácticas como la transmisión de información y la manipulación de la energía.

Estados topológicos de la materia

Los estados topológicos de la materia son estados de la materia que tienen propiedades topológicas únicas. Por ejemplo, incluyen los estados de Weyl y los estados de Majorana.

Los estados topológicos de la materia tienen un enorme potencial para futuras tecnologías cuánticas. La generación y el control de tales estados con destellos de luz láser ultracortos se están investigando intensamente en la actualidad.

Ahora, un equipo de investigación internacional que involucra a teóricos del MPSD ha demostrado que los estados topológicos de corta duración se pueden rastrear con destellos de luz igualmente breves, girando como un sacacorchos.

En la última década, la búsqueda de materiales topológicos en la ciencia cuántica de materiales se ha disparado. Estos materiales pueden comportarse de manera completamente diferente en sus límites que en el interior.

Superconductividad topológica

La superconductividad topológica se caracteriza por la presencia de estados topológicos en su red cristalina. La superconductividad topológica es resistente a las perturbaciones y puede ser utilizada en aplicaciones prácticas como la transmisión de energía sin pérdidas.

Los medios topológicos pueden tener una variedad de estados cuánticos exóticos que son de interés para una amplia gama de aplicaciones. Esto incluye, en particular, las modas de Majorana que aportan propiedades únicas.

Se trata de partículas o cuasipartículas fermiónicas, que son a la vez sus propias antipartículas. Los modos cero de Majorana, que ocurren en los extremos de los superconductores topológicos unidimensionales, son de interés en la física del estado sólido. Estos estados deben tener estadísticas de ramificación no triviales.

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Topología cuántica

La topología cuántica es un campo de la física que se centra en el estudio de la topología en sistemas cuánticos. La topología cuántica se ha utilizado para entender la superconductividad topológica y otros fenómenos topológicos en la materia.

Tesoro escondido de la teoría cuántica

Crucial para este progreso es una comprensión más profunda de la mecánica cuántica, que explica, entre otras cosas, cómo se estructura la materia en el interior. Los aisladores, por ejemplo, no conducen la electricidad porque sus electrones tienen que superar una barrera, llamada brecha de energía  , para poder moverse libremente.

Por el contrario, no hay brecha de energía en los conductores, por lo que la corriente puede fluir a través de ellos.

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Materia topológica

La materia topológica es un tipo de materia que tiene propiedades topológicas únicas. La materia topológica se ha utilizado para entender la superconductividad topológica y otros fenómenos topológicos en la materia.

Uno de los grandes retos de la física teórica contemporánea es poder describir la naturaleza en las escalas de longitud más pequeñas por medio de modelos topológicos.

La topología es un oscuro campo de las matemáticas que estudia las propiedades de los objetos que son invariantes bajo deformaciones continuas. Para un matemático topológico, una taza de café y una dona son el mismo objeto: ambos tienen un agujero.

Este ejemplo demuestra el principio de robustez topológica, un principio que atrae a los físicos por dos razones.

En primer lugar, cumple el viejo sueño de una teoría fundamental que puede describir una amplia gama de sistemas, desde cuerdas cósmicas hasta nudos en biopolímeros o corrientes de Foucault en fluidos complejos, utilizando unas pocas leyes matemáticas sólidas.

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Condensados de Bose-Einstein topológicos

Los condensados de Bose-Einstein topológicos son estados de la materia que se caracterizan por la presencia de estados topológicos en su red cristalina. Los condensados de Bose-Einstein topológicos se han utilizado para entender la superconductividad topológica y otros fenómenos topológicos en la materia.

La exploración experimental y teórica de estructuras de bandas topológicas en sistemas bosónicos fotónicos, fonónicos y otros, se está desarrollando muy rápidamente.

La tesis doctoral aborda posibles efectos topológicos y propiedades que pueden ocurrir en sistemas bosónicos no lineales o de interacción débil y fuerte. Las excitaciones en un sistema bosónico de interacción débil generalmente se describen utilizando la teoría de Bogoliubov.

Los bogoliubov hamiltonianos suelen producirse al linealizar un hamiltoniano microscópico subyacente. Esta tesis explica cómo estas excitaciones pueden caracterizarse topológicamente, tanto en sistemas independientes del tiempo como en sistemas controlados periódicamente.

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Efecto Hall topológico

El efecto Hall topológico es un fenómeno que se produce en materiales topológicos cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos. El efecto Hall topológico se ha utilizado para entender la superconductividad topológica y otros fenómenos topológicos en la materia.

 

 

 

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