一种特殊的受保护结构将维京结与量子涡旋联系起来

科学家们已经展示了如何以一种防止它们被拆除的方式连接三个涡流。链接的结构类似于维京人和其他古代文化使用的模式，尽管这项研究的重点是一种特殊形式的物质涡流，称为玻色-爱因斯坦凝聚体。这些发现对量子计算、粒子物理学和其他领域都有影响。

该研究发表在通讯物理学杂志上。

博士后研究员托尼·安纳拉(ToniAnnala)使用弦和水涡来解释这一现象：“如果你用一个圆圈中的三个不间断的弦组成一个链接结构，你就无法解开它，因为这根弦无法穿过另一根弦。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，连接结构介于两者之间，”Annala说，她在阿尔托大学MikkoMöttönen教授的研究小组开始了这项研究，然后回到不列颠哥伦比亚大学，然后又回到了该研究所。在普林斯顿进修。Möttönen小组的博士后研究员RobertoZamora-Zamora也参与了这项研究。

研究人员在数学上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。“这里的新元素是，我们能够在数学上构建三个不同的流动涡流，它们相互连接但不能在没有拓扑后果的情况下相互穿过。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分解，”Möttönen说。

从古代到宇宙链

该结构在概念上类似于Borromean环，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。与奥丁相关的维京符号具有三个以类似方式互锁的三角形。如果移除其中一个圆圈或三角形，整个图案就会消失，因为剩下的两个没有直接连接。因此，每个元素都将其两个伙伴联系起来，从而稳定了整个结构。

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。

“令我们惊讶的是，这些受拓扑保护的链接和结以前没有被发明过。这可能是因为链接结构需要具有三种不同类型流动的涡流，这比之前考虑的双涡流系统复杂得多，”Möttönen说.

这些发现有一天可能有助于使量子计算更加准确。在拓扑量子计算中，逻辑运算将通过以各种方式将不同类型的涡旋编织在一起来执行。“在普通液体中，结会解开，但在量子场中，可能会出现具有拓扑保护的结，正如我们现在所发现的那样，”Möttönen说。

Annala补充说，“相同的理论模型可用于描述许多不同系统中的结构，例如宇宙学中的宇宙弦。”研究中使用的拓扑结构也对应于量子场论中的真空结构。因此，结果也可能对粒子物理学产生影响。

接下来，研究人员计划从理论上证明玻色-爱因斯坦凝聚体中存在一个结，该结在实验可行的场景中会受到拓扑保护，不会溶解。“拓扑保护结的存在是自然界的基本问题之一。在数学证明之后，我们可以继续进行模拟和实验研究，”Möttönen说。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！