Equipe observa linha excepcional de terceira ordem no sistema de rotação com vacância de nitrogênio


Equipe observa linha excepcional de terceira ordem no sistema de rotação com vacância de nitrogênio

As estruturas pontuais excepcionais de terceira ordem de H(μ,ν)(γ,h) com diferentes simetrias. Crédito: Nanotecnologia da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41565-023-01583-0

Os pesquisadores estudaram sistematicamente as relações entre simetrias e pontos excepcionais (EPs) não-Hermitianos de alta ordem e observaram a linha excepcional de terceira ordem (EL) em um sistema de spin de vacância de nitrogênio (NV). O trabalho está publicado na revista Nanotecnologia da Natureza.

EPs são singularidades em sistemas não-Hermitianos, onde existem dois ou mais valores próprios e os estados próprios se fundem. Muitos fenômenos topológicos exóticos e novas características dinâmicas ocorrem graças às características únicas dos EPs. Os EPs têm desempenhado um papel essencial na compreensão de áreas inovadoras, como a computação quântica e as transições de fase topológicas.

EPs de alta ordem exibem características topológicas mais ricas e melhor desempenho de detecção do que EPs de segunda ordem. No entanto, a realização de EPs de alta ordem é bastante difícil, uma vez que depende do ajuste simultâneo de múltiplos parâmetros do sistema, e quanto maior a ordem dos EPs, mais parâmetros do sistema devem ser ajustados simultaneamente, tornando o processo de realização desafiador.

As equipes de pesquisa – lideradas pelo Acadêmico Du Jiangfeng e pelo Prof. Rong Xing do CAS Key Laboratory of Microscale Magnetic Resonance da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) – utilizaram um único centro NV, um defeito em escala atômica no diamante e o sistema de spin nuclear para realizar os sistemas não-Hermitianos que abrangem tanto a simetria PT quanto a pseudoquiralidade. Além disso, foi relatada a observação experimental de EL de terceira ordem no espaço de parâmetros bidimensional.

Ao investigar sistematicamente o papel da simetria em geometrias de EP de alta ordem, os pesquisadores revelaram que EPs de terceira ordem podem existir como pontos isolados quando havia apenas simetria PT no Hamiltoniano não-Hermitiano.

Os pesquisadores exploraram ainda mais a relação entre os PEs de terceira ordem e as simetrias dos hamiltonianos não-Hermitianos. Descobriu-se que não havia PE de terceira ordem quando o Hamiltoniano não-Hermitiano não tinha simetria, o que destaca a importância das simetrias no estudo da estrutura dos PEs de ordem superior.

Vale ressaltar que a observação bem-sucedida de geometrias EP de alta ordem beneficiou-se dos estudos anteriores em diamantes. O Prof. Wang Ya, em particular, dedica-se à síntese e produção de diamantes de alta qualidade há muitos anos, o que estabeleceu uma base sólida para este trabalho.

Este trabalho é de fundamental importância para os estudos não hermitianos. Ele pode ser aplicado posteriormente para explorar a física topológica relacionada ao EP de alta ordem em escala atômica e lançar luz sobre o controle quântico e a metrologia quântica aprimorada.

Mais Informações:
Yang Wu et al, Linha excepcional de terceira ordem em um sistema de spin com vacância de nitrogênio, Nanotecnologia da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41565-023-01583-0

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China

Citação: Equipe observa linha excepcional de terceira ordem no sistema de rotação de vacância de nitrogênio (2024, 5 de fevereiro) recuperado em 5 de fevereiro de 2024 em https://phys.org/news/2024-02-team-exceptional-line-nitrogen-vacancy.html

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