ИСТИНА

Доклад посвящен краткому обзору нового направления исследований в физике конденсированного состояния, связанному с топологическими свойствами квантовых состояний. Работа в этом направлении активно развивается в отделе Теоретической физики ФТИ УрО РАН, имеет большое фундаментальное и прикладное значение. Развитие теории информации на основе математической структуры описания квантовых состояний позволила сформулировать основы квантовых компьютеров, безошибочных алгоритмов передачи информации, принципы построения сверхскоростных систем передачи информации и телепортации. Техническая реализация подобных систем была существенно затруднена отсутствием надежной физической основы построения таких систем. В последние годы в этом направлении достигнут существенный прогресс, который базируется на квантовых свойствах топологического состояния материи [1-2]. Долгое время считалось, что теория симметрии Ландау способна полностью объяснить все явления в физике конденсированного состояния, связанные с коллективными свойствами ансамбля большого числа частиц. Открытие квантового эффекта Холла (КЭХ) и его последующие теоретическое изучение показало, что это не так. Последовательное описание КЭХ удалось получить только на основе открытия существования особых топологических фаз состояния материи. Более того, дальнейшее развитие теории топологических фаз привело к экспериментальному открытию топологического изолятора и аномального квантового эффекта Холла. Понятие топологическая фаза многочастичной системы определятся явлением квантового «запутывания», хорошо известного в теории информации. Осознание «запутывания» в многочастичной системе привело к появлению в физике конденсированного состояния терминологии «фаза Берри», «число Черна» и т.д. Учет топологических фаз в физике конденсированного состояния позволяет объяснить природу возникновения целого ряда квазичастиц с необычными свойствами – топологически защищенных майорановских состояний, наблюдаемых квазичастиц с дробными зарядами и спинами, квазичастиц с дробной статистикой, которая отлична от Ферми и Бозе статистики. Понятие топологически защищенные состояния и принцип соответствия «граница–объём» определяют перспективы использования свойств нетривиальных топологических фаз в технических устройствах. Работа поддержана грантом РНФ № 22-22-00674. References: 1. János¬ K.¬ Asbóth, László¬ Oroszlány, András¬ Pályi. A Short Course on Topo-logical Insulators. Springer International Publishing, 2016. 166 p. 2. Bei Zeng, Xie Chen, Duan-Lu Zhou, Xiao-Gang Wen. Quantum Information Meets Quantum Matter (From Quantum Entanglement to Topological Phas-es of Many-Body Systems). Springer International Publishing, 2019. 364 p.