谱,2018年秋季
美国伊利诺伊大学香槟分校的物理学而闻名的风格的内部“乌尔班纳风格”——通常包括合作研究领域和理论和实验物理学家之一。这是一个内部的一些著名物理学家正在研究什么。
巴里BRADLYN
一般来说,我的研究兴趣在于研究凝聚态系统的几何和拓扑结构之间的相互作用。几何的幌子顺序进入凝聚态物理参数对称破坏,守恒量,晶体对称组和弹性理论。拓扑中,另一方面,进入当我们试图描述属性的系统鲁棒扰动,如量子化的响应函数,表面状态,漩涡作用。自从最初的发现与拓扑保护的系统行为,拓扑的影响已经遍及所有的凝聚态物理领域。这除了个人实现拓扑阶段在我看来是最大的恩惠的新范式。拓扑现在与抽象代数(例如,有关对称组)作为我们的一个主要工具,探索量子现象在固体和液体。
我目前的研究侧重于利用对称性来了解材料的拓扑性质。作为一个理论物理学家,我这样做的一种方法是问不同的系统如何应对几何变形剪切机和压力。电子在拓扑材料像液体,密度和粘度,可以分配属性,可以受到对称性和依赖于拓扑系统的阶段。第二个我的研究的重点是利用晶体对称性的工具来设计新型拓扑材料。我开发工具,以更好地了解化学键的作用在确定的拓扑性质的材料,我和应用这些工具来发现新的拓扑属性之前合成材料。
泰勒·休斯,维迪雅MADHAVAN,戴尔VAN德克萨斯州的哈林根
我们结合部队带来互补实验和理论专业知识在凝聚态物理的一个新话题。我们小组合作最近获得种子资金通过I-MRSEC iSuperSEED项目研究高阶拓扑阶段的物质。
虽然我们三个一起过去,我们现在能够真正团结我们的优势的材料发展,量子设备和测量和理论建模方法这新生的凝聚态物理领域。工作在这个新的主题是我们先前的研究努力的自然结果,而我们三个分别建立了强大的跟踪记录拓扑关系的研究。戴尔在拓扑超导方面取得了突破,维迪雅实验拓扑水晶绝缘体,努力开创和泰勒做出了许多重要的理论贡献,包括最初的工作,催生了这个领域,现在是我们共同工作的重点。
我们合作始于量子材料的增长将在维迪雅的实验室。在加入教师的你我,她很快就建立了一个繁荣的materials-growth能力除了她的主要专长扫描隧道显微镜(STM)。维迪雅和泰勒正在共同努力,设计精确的材料需要创建高阶拓扑绝缘体,从电影的铋和移动更多的特殊材料。一旦材料生长,泰勒和戴尔的工作是帮助设计所需的设备和实验定性这些物质的新阶段。维迪雅计划进行STM测量,戴尔将建立设备接口与超导体这些材料,这将使我们探索提供广泛的激动人心的量子现象。
我们都很兴奋有机会工作在这样一个定义良好的、集中的项目在一起。通常,奖组教师调查人员会有不同类型的项目,但在我们的例子中我们有一个目标,如果我们成功的话,有机会我们可以扩大我们的努力变成一个广泛的相互联系的科学学科和部门。这不是通常情况下,你有机会探索高影响力和可能的风险项目有很强的协调努力,未来几年,我们热切期盼我们的研究。
吉尔伯特持有人
宇宙是如何开始的?宇宙是由什么组成的?富人是如何结构我们周围出现?长哲学家和神学家的领域,这些都是现在物理问题。我一直在寻找新的方法来找到这些问题的答案。
宇宙中展望未来,我们回顾。这让我们追踪星系和星系团的进化,可见物质发展。我们可以用这些测量来了解宇宙的膨胀历史,似乎即将进入一个新阶段的加速膨胀的一种神秘的能量密度,被称为“暗能量。“我们还可以使用变位的光波动的引力势跟踪总质量的行为,发现是由“暗物质”的一种形式,是在实验室里研究但仍未发现。我们地图暗物质在多种尺度,从整个宇宙的规模尺度远小于单个星系,寻找线索暗物质的性质。想法,我们正在调查包括自动调节暗物质,温暖的暗物质,暗物质是充当“bose - einstein”冷凝物在小鳞片。
更久远的时代,宇宙微波背景当宇宙只有一千成立现在的大小的时候,它最早的时刻,我们可以测量电磁辐射。我目前一个团队的成员在地理南极望远镜(南极望远镜),目前做的最详细的地图背景到目前为止,我期待下一代实验,CMB-S4。这些数据提供了一个丰富的知识对我们的宇宙,也许是最令人兴奋的可能性是使用宇宙作为一个整体作为一个重力波探测器。无论发生在一开始的时候,它可能会搅乱了时空的方式产生引力波通过宇宙自从被传播。这些波会稍微扭曲了宇宙微波背景;测量这种效应会让我们重建第一个瞬间,就我们所知,当宇宙开始了。
在这些测量的过程中,总会有新发现,重要的是要意识到可能会偶然发现。例如,最近的证据可能额外的太阳系外行星,一百倍比地球离太阳更远,与地球的质量质量五到十倍。这样一颗行星会很容易发现,如果它发生在南极望远镜的视野,就像任何其他矮行星冥王星(像)仍有待发现。其他的来源包括吸积黑洞和伽马射线。而我们的调查的动机是大宇宙的结构和演化问题,我们也可能发现新的天文学最古老的问题的答案,我们的太阳系。
ALEXEY BEZRYADIN
我感兴趣的领域包括凝聚态物理、纳米技术和量子物理学。在我的实验室中,我们制造和研究纳米超导设备,如内存元素制成的超导纳米线、超导量子比特和nanocapacitors。可以说,壮观,计算机和信息处理技术的快速发展正在发生,因为关键贡献的研究在纳米技术和量子物理学。量子力学(QM),来自普朗克能量量子化的发现之后,海森堡的量子现象,发现了一个精确的数学描述最初发明的描述非常小的(基本)的粒子,如电子和质子。经过一百年的进化,QM现在可以描述宏观系统。宏观量子力学的概念,最初提出的我们的同事答:挑战已经意识到量子比特的形式,或量子比特。这些设备模拟电子和原子,它们可以在宏观上的量子叠加不同的州,准备和他们的进化是由薛定谔方程的牛顿方程而不是通常适用于宏观系统。
我们小组的目标是开发新的量子比特相干奔必要性的时间创建实用的量子计算机。与j . Eckstein集团合作,开发和测试transmon量子位与令人印象深刻的特点,即一个很长的弛豫时间的大约50微秒。然而,这仍不足以实现实用量子计算机。出于这个原因,我们现在关注发展中拓扑qubits-hybrid设备结合拓扑绝缘体和超导体。拓扑量子位预计港所谓非阿贝尔粒子,即马约喇纳粒子。这些粒子是独特的,他们记得他们共同的历史相互交换操作,“交换”是指一个交换或交换的两个粒子的位置。因此,量子信息可以编码,至少在理论上,在一个非阿贝尔的合奏粒子通过执行编织操作,或者更简单地说,通过移动周围的粒子。每一个这样的运动变化系统的基态到一个新的独立的基态。不幸的是,非阿贝尔系统从未被观察到。如果意识到在实验室里,他们会产生拓扑量子位的保护,这将保持量子相干性很长时间了。 As of today, utilization of Majorana zero modes represent one of the main routes for the realization of quantum computers.