kvanttijaksoissa

Kvanttijaksoissa on suomenkielinen termi, jota käytetään kuvaamaan kvanttijärjestelmien periodisoituneita rakenteita tai tiloja, joissa ominaisuudet toistuvat paikan tai ajan mukana. Yleisemmässä yhteydessä termi viittaa säännölliseen potentiaalijaksoon, kuten kristallin atomijaksoon, jonka seurauksena elektronit kohtaavat energia-alueita, joilla ne voivat esiintyä (sallittuja energia-alueita), sekä energia-aukkoja (kieltääption) näiden välillä. Tällainen jaksollisuus johtaa energiajaksoihin, joita kutsutaan usein band structureiksi.

Teoreettisesti kvanttijaksoissa tutkitaan Blochin teorian avulla säännöllisen potentiaalin vaikutuksia, jolloin voidaan määritellä sallitut energiat ja niiden riippuvuus momentista. Kiinteästä jaksollisuudesta voidaan myös mallintaa erilaisia kvanttilaskelmia, kuten Kronig-Penney -mallia. Kun jaksoisuus on ajassa, sovelletaan Floquet-teoriaa, joka tuottaa kvanttifloitteja tai Floquet-saatajat sekä kvasi-energioita, joiden spektri näkyy ajassa toistuvana rakenteena.

Käytännön ilmiöissä kvanttijaksoissa näkyvät esimerkiksi Dynamiikan hallittu muokkaus ja energiankäyttö, kuten bandien hallittu muotoutuminen ja topologisten tilojen syntyminen jaksollisen ajamisen kautta. Tähän liittyy muun muassa kvanttilaitteiden suunnittelu, joissa jaksoisuutta voidaan hyödyntää erilaisten ominaisuuksien, kuten johtavuuden tai suojattujen tilojen, säätämiseen. Alueen tutkimukset ulottuvat sekä kiinteäaineisiin, kuten puolijohde- ja fotonikaketteihin, että ultrakylmäkatteisiin järjestelmiin, joissa optisia latticeit mahdollistavat erittäin hallitun kvanttijaksoisuuden.

Lisäksi tyypillisiä tutkimuksen kohteita ovat energiaspektrin muodot, dynamiikan kontrollointi sekä mahdolliset topologiset ilmiöt kvanttijaksoissa. Vastineita ja lisätietoja löytyy kentän yleisestä literatureasta energian jakautumisesta säännöllisissä järjestelmissä.