Kvantum spin-Hall szigetelő kvantált elektromágneses térben
Kvantum spin-Hall szigetelő kvantált elektromágneses térben
Gulácsi Balázs MSc II. évf.,
Konzulens: Dr. Dóra Balázs, Fizika Tanszék
A fény és anyag kölcsönhatásának egyik alapvető modelljét R. H. Dicke dolgozta ki 1954-ben [1]. A Dicke modell egyik elméleti érdekessége a rendszerben lezajló szuperradiáns fázisátalakulás, amikor a modell átmegy egy kollektív és makroszkópikusan gerjesztett fázisba a kölcsönhatási csatolás egy kritikus értékénél. Csapdázott hideg atomi rendszerekben ez a kritikus csatolás egyensúlyi körülmények között elérhetetlen, azonban nem-egyensúlyi körülmények között megfigyelhető a szuperradiáns átalakulás, amit az utóbbi években kísérletileg is megvalósítottak [2].
Napjainkban a figyelem középpontjába került az anyag új fajtája, a topologikus szigetelők. Ezek belseje, tömbi része szigetelőként viselkedik, de a felületükön topologikusan védett fémes, vezetési állapotok élnek. A topologikus védettség garantálja ezen állapotok fémes voltát, amit az erős spin-pálya csatolás biztosít, és ami nagy lehetőséget rejt a kvantuminformatikai és spintronikai alkalmazások szempontjából. Az egyik legegyszerűbb topologikus szigetelő a kvantum spin-Hall szigetelő, amely élállapotai spin szerint polarizáltak, azaz az ellentétes spinek csak ellentétes irányban haladhatnak, ezért megfeleltethetőek egy kétállapotú rendszernek [3]. Egy kvantum spin-Hall szigetelő kölcsönhatása klasszikus elektromágneses térrel ismert, és a Floquet topologikus szigetelők témakörét gazdagítja [4].
A dolgozatban egy kvantum spin-Hall szigetelő élállapotának kvantált elektromágneses térrel való kölcsönhatását tanulmányozom, amely a fény-anyag kölcsönhatást vizsgálja topologikusan nem-triviális környezetben. Az általam vizsgált modell az ún. inhomogén Dicke modellnek feleltethető meg, amelynek eredményeképpen a szuperradiáns kvantum fázisátalakulás tetszőlegesen gyenge csatolási állandónál megjelenik, így ez kísérletileg is releváns lehet egyensúlyi körülmények között. Először megmutatom, hogy a rendszer integrálható tetszőleges méretű él esetén, majd átlagtér közelítést használva megvizsgálom a rendszer tulajdonságait.
Irodalom:
1. R. H. Dicke, Phys. Rev. 93, 99 (1954).
2. K. Baumann, C. Guerlin, F. Brennecke, T. Esslinger, Nature 464, 1301 (2010).
3. M. König et al., Science 318 (5851): 766-770 (2007).
4. J. Cayssol, B. Dóra, F. Simon, R. Moessner, Phys. Stat. Sol. RRL, 7, 101 (2013)
szerző
-
Gulácsi Balázs
fizika
nappali
konzulens
-
Dr. Dóra Balázs
egyetemi tanár, Elméleti Fizika Tanszék
