Un estudio internacional con participación del CSIC descubre que la inestabilidad dinámica está vinculada con la topología de la materia cuántica

El hallazgo podría ayudar al desarrollo de nanodispositivos para amplificar señales cuánticas muy pequeñas

Un estudio internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto una nueva relación en el comportamiento de los bosones: la inestabilidad dinámica –un fenómeno por el cual un estado de agrupación de bosones se puebla fuertemente– está relacionada con el orden topológico de esa misma materia cuántica.

El estudio se publica en la revista Physical Review Letters. “En la naturaleza existen dos tipos de partículas, fermiones y bosones, fundamentalmente diferentes. Los bosones tienden a organizarse todos en el mismo estado, mientras que los fermiones se evitan. En el caso de bosones interactuantes, un fenómeno llamado inestabilidad dinámica puede poblar fuertemente un estado cuántico bosónico dado”, explica la investigadora del CSIC Mónica Benito, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid. “La inestabilidad dinámica es un tipo de orden más difícil de detectar que las fases usuales de los materiales, caracterizadas por parámetros de orden como la magnetización macroscópica en imanes”, indica Benito.

“En el artículo mostramos cómo las inestabilidades dinámicas indican distintas fases topológicas y cómo esto puede ser utilizado de forma sistemática para generar modos protegidos espacialmente localizados y con creciente ocupación”, añade. “Estos modos podrían ser útiles en el desarrollo de nuevos nano-dispositivos con el potencial de amplificar señales cuánticas muy pequeñas al mismo tiempo que se evitan pérdidas causadas por ruido”, concluye la investigadora.

El estudio se ha desarrollado en colaboración entre las investigadoras Gloria Platero y Mónica Benito, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, y los investigadores Tobias Brandes y Georg Engelhardt, de la Universidad Técnica de Berlín.

G. Engelhardt, M. Benito, G. Platero, and T. Brandes. Topological instabilities in ac-driven bosonic systems. Physical Review Letters. arXiv:1512.07653v3