最新！科学家利用“维京结”原理建立量子涡旋的特殊保护结构

(资料图)

近期，科学家们展示了如何以一种无法拆散的方式链接三个涡旋。尽管这项研究的重点是被称为玻色-爱因斯坦(Bose-Einstein)凝聚体的一种特殊物质形式的涡旋，但是链接的结构类似于维京人和其他古代文化使用的打结模式。该研究已经发表在《通信物理学》(Communications Physics)杂志上，对量子计算、粒子物理学和其他领域都有影响。

博士后研究员托尼·安纳拉 (Toni Annala) 使用弦绳和水涡来解释这一现象：“如果你把由坚韧的弦绳制成的圆环链接起来，因为这根弦绳无法穿过另一根弦绳，你就无法解开它。另一方面，如果在水中制造相同的圆形结构，如果不加以保护，水涡会发生碰撞和合并。在玻色-爱因斯坦凝聚体中，链接结构介于两者之间。”研究人员证明了存在一种由于其基本特性而无法分裂的相连涡流结构。“其中的创新点是，我们能够在数学上构建三个不同的流动涡流，它们相互链接但不能在没有拓扑后果(topological consequences)的情况下相互穿过。如果涡流相互渗透，交叉点会形成一根绳索，将涡流束缚在一起 一起消耗能量，这意味着结构不容易被破坏。” 阿尔托大学 (Aalto University)研究小组的教授Mikko Möttönen 说。该结构在概念上类似于 三不互扣环 (Borromean rings)，这是一种由三个相互连接的圆圈组成的图案，已广泛用于象征主义和纹章。

这项研究中的数学分析表明，在打结或相连的涡流之间可能存在类似的稳健结构。 这种结构可能会在某些类型的液晶或凝聚态物质系统中观察到，并可能影响这些系统的行为和发展。这些发现或将有助于使量子计算更加准确，也可能对粒子物理学产生影响。

该研究论文题为"Topologically protected vortex knots and links"，已发表在《通信物理学》(Communications Physics)期刊上，主要作者为阿尔托大学 (Aalto University)的教授Mikko Möttönen。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：DOI: 10.1038/s42005-022-01071-2.

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