The discoveries in applications of chirality in various areas of science seem to never cease to emerge. Chirality, being the property that some objects are geometrically distinguishable from their mirror image, is a tiny difference of vast importance. The fact that multiple biological structures are chiral is what permits life on Earth and its discovery had a severe impact on medical development. When the concept of quantum chirality was introduced, the connection between the chiral symmetry and the quantum states and operators that characterize quantum chirality was not particularly clear. It was shown that closed spin chains of an odd number of spins naturally had chiral states as eigenstates of a Hamiltonian describing Heisenberg and Dzyaloshinsky-Moriya (DM) interactions, and the symmetry of the system in direct relation to the chiral symmetry of the eigenstates quickly became of interest. The aim of this thesis is therefore to explore how quantum chirality is a chiral symmetry and to develop a scheme to create chiral states from systems that lack the required symmetry. The investigation showed that discretized probability current gives a good explanation to why the chiral states follow a chiral nature, but further examination is required in order to generalize a deeper connection between the probability current and the chiral states of spin chains. The results also indicated that it was possible to force open spin chains into purely chiral states, and into superpositions thereof, by time evolution. The scheme is still in its early stage and physical implementation and applications are yet to be explored. / Upptäckterna av tillämpningar av kiralitet inom ett flertal områden verkar ständigt öka i omfattning. Kiralitet är fenomenet att vissa objekt geometriskt kan särskiljas från sin spegelbild, vilket är en ringa skillnad men med väsentlig innebörd. Det faktum att flertalet biologiska strukturer är kirala är en förutsättning för liv på jorden och upptäckten av detta har haft en omfattande betydelse för medicinsk utveckling. När konceptet kvantkiralitet introducerades, var kopplingen mellan den kirala symmetrin och de kvantmekaniska tillstånden och operatorerna som utgör kvantkiralitet, inte trivial. Tidigare studier har visat att stängda spinnkedjor av ett udda antal spinn naturligt har kirala tillstånd som egentillstånd till en Hamiltonian beskrivande Heisenberg- och Dzyaloshinsky-Moriyainteraktioner. Att systemets symmetri stod i direkt relation till den kirala symmetrin av egentillstånden blev tidigt av intresse att undersöka. Syftet med denna kandidatuppsats är således att utforska en djupare förståelse till hur kvantkiralitet är en kiral symmetri samt utveckla en metod för hur kirala tillstånd kan drivas till att uppstå ur system som saknar den nödvändiga symmetrin. Resultaten visade att den diskretiserade sannolikhetsströmmen ger en god förklaring till varför de kirala tillstånden följer en kiral natur, men vidare efterforskning behövs för att kunna generalisera en djupare koppling mellan sannolikhetsströmmen och de kirala tillstånden hos spinnkedjor. Undersökningen indikerade också att det var möjligt att forcera en öppen spinnkedja till ett kiralt tillstånd, och till superpositioner därav, genom tidsutveckling. Metoden är fortfarande i sin tidiga utveckling och fysisk implementering samt tillämpningar väntar ännu på att upptäckas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-507971 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Beiersdorf, Emil |
| Publisher | Uppsala universitet, Materialteori |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | FYSAST ; FYSKAND1178 |
Page generated in 0.0028 seconds