Los dos artículos del investigador de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) Pietro Massignanque publica la revista 'Physical Review Letters' abren nuevas vías de conocimiento en el campo de la física. Massignan forma parte del grupo de investigación First-principles approaches to condensed matter physics: quantum effects and complexity (SIMCOM) , es científico visitante del Instituto de Ciencias Fotònicas (ICFO) y profesor del Departamento de Física en la Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels. Centra su labor investigadora en la teoría microscópica de gases cuánticos diluidos y en el estudio de efectos topológicos en sistemas de materia condensada.

Una impureza que interactúa con un condensado de Bose
En el artículo ‘Universal aspects of a strongly interacting impurity in a dilute Bose condensate’ publicado en el número 126 de la revista 'Physical Review Letters', el investigador Pietro Massignan, en colaboración con científicos del Center for Theory of Quantum Matter en Boulder (Colorado, Estados Unidos), demuestra que una impureza añadida a un gas de Bose diluido presenta características que dependen muy débilmente de los detalles del potencial de interacción. Asimismo, se demuestra de forma relevante que las características principales de los polarones Bose se pueden calcular analíticamente incluso cuando la impureza interactúa muy fuertemente (en el llamado límite unitario) con el baño bosónico.

Este trabajo presenta la solución completa a un antiguo problema físico que tiene muchas caras. La demostración se aplica directamente a las condiciones experimentales habituales que se encuentran en los experimentos de polarones de Bose, y permite calcular muchas propiedades de sus cuasipartículas, como la energía, el número de bosones atrapados, el residuo y el contacto de Tan. En consonancia con estudios anteriores, los investigadores encontraron que una interacción con una fuerte atracción genera un recubrimiento macroscópico coherente de la impureza, lo que da lugar a una versión bosónica de la ‘Catástrofe de ortogonalidad de Anderson’, en el límite de un baño infinitamente compresible.

Medición de la topología en un análogo polaritónico del grafeno
En el artículo ‘Measuring the topology of a polaritonic analog of graphene’, que publica el mismo número de la revista 'Physical Review Letters', investigadores de la Université Paris-Sud y la Université de Lille, en colaboración con el investigador del ICFO Alexandre Dauphin y del profesor de la UPC Pietro Massignan, informan sobre la medición de invariantes topológicos en sistemas de exctiones-polaritones, que constituyen un simulador cuántico del grafeno.

Los aislantes topológicos son materiales exóticos que se caracterizan por un invariante topológico global, un número entero que no puede ser deformado por perturbaciones locales como el desorden o las interacciones. Esta robustez, que los convierte en candidatos ideales para aplicaciones en metrología o computación cuántica, se debe a la bulk-edge correspondence, que dicta que el invariante topológico es igual al número de estados conductores protegidos que se encuentran en los bordes del material.

Sin embargo, surge una situación distinta en los cristales 2D como el grafeno, que posee tanto inversión de tiempo como simetría quiral. Aunque estos sistemas no tienen un gap, pueden presentar estados de borde robustos frente a perturbaciones que respeten la simetría del sistema. Estos estados se pueden vincular a un invariante topológico definido sobre subespacios unidimensionales reducidos de su zona de Brillouin.

En el artículo, los investigadores demuestran un esquema novedoso basado en una medición híbrida de posición y espacio de momento para acceder directamente a estos invariantes topológicos 1D en redes de microcavidades semiconductoras. Además, demuestran que esta técnica se puede aplicar tanto al grafeno normal como al estirado. Este trabajo abre las puertas a un estudio sistemático de estos sistemas en presencia de desorden o interacciones.

La revista 'Physical Review Letters' destaca ambos trabajos científicos como ‘Sugerencia de los Editores’.