चरण अंतरिक्ष क्रिस्टल

प्रावस्था समष्‍टि क्रिस्टल भौतिक प्रणाली की स्थिति है जो वास्तविक समष्‍टि के अतिरिक्त प्रावस्था-समष्‍टि में असतत समरूपता प्रदर्शित करती है। एकल-कण प्रणाली के लिए, प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल स्थिति संवृत क्वांटम प्रणाली के लिए हैमिल्टनियन की आइगेन-स्थिति अथवा विवृत क्वांटम प्रणाली के लिए लिउविलियन के आइगेन-संकारक को संदर्भित करती है। कई-निकाय प्रणालियों के लिए, प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल प्रावस्था-समष्‍टि में ठोस जैसी क्रिस्टलीय अवस्था है। प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल की सामान्य रूपरेखा ठोस अवस्था भौतिकी और संघनित पदार्थ भौतिकी के अध्ययन को गतिशील प्रणालियों की प्रावस्था-समष्‍टि में विस्तारित करना है। जबकि वास्तविक समष्‍टि में यूक्लिडियन ज्यामिति है, प्रावस्था-समष्‍टि क्लासिकल सिंपलेक्टिक ज्यामिति अथवा क्वांटम अविनिमेय ज्यामिति के साथ अंतर्निहित है।

प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस

जॉन वॉन न्यूमैन ने अपनी प्रसिद्ध पुस्तक मैथमेटिकल फ़ाउंडेशन ऑफ़ क्वांटम मैकेनिक्स में, क्रमशः स्थिति और गति दिशाओं के साथ दो क्रमविनिमेय प्राथमिक विस्थापन संकारकों द्वारा प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस का निर्माण किया, जिसे वर्तमान में वॉन न्यूमैन लैटिस भी कहा जाता है। यदि प्रावस्था-समष्‍टि को आवृत्ति-समय तल से प्रतिस्थापित किया जाता है, तो वॉन न्यूमैन लैटिस को गैबोर लैटिस कहा जाता है और सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए इसका उपयोग व्यापक रूप से किया जाता है।

प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस मूल रूप से वास्तविक समष्‍टि लैटिस से भिन्न होती है क्योंकि प्रावस्था-समष्‍टि के दो निर्देशांक क्वांटम यांत्रिकी में अविनिमेय होते हैं। परिणामस्वरूप, प्रावस्था-समष्‍टि में संवृत पथ के साथ गति करने वाली सुसंगत स्थिति अतिरिक्त प्रावस्था गुणक प्राप्त करती है, जो चुंबकीय क्षेत्र में गति करने वाले आवेश कण के अहरोनोव-बोहम प्रभाव के समान होती है। प्रावस्था-समष्‍टि और चुंबकीय क्षेत्र के मध्य घनिष्ठ संबंध है। वास्तव में, गति के विहित समीकरण को लोरेन्ज़-बल के रूप में भी पुनः अंकित किया जा सकता है जो वास्तविक प्रावस्था-समष्‍टि की सिंपलेक्टिक ज्यामिति को दर्शाता है

गतिशील प्रणालियों की प्रावस्था-समष्‍टि में, स्थिर बिंदु अपने प्रतिवेशी क्षेत्रों के साथ अराजक समुद्र में तथाकथित पोंकारे-बिरखॉफ द्वीप बनाते हैं जो प्रावस्था-समष्‍टि में श्रेणी या कुछ नियमित दो आयामी लैटिस संरचनाएं बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, किक्ड हार्मोनिक ऑसिलेटर (केएचओ) के प्रभावी हैमिल्टनियन में किकिंग संख्या के अनुपात के आधार पर प्रावस्था-समष्‍टि में वर्गाकार लैटिस, त्रिकोण लैटिस और अर्ध-क्रिस्टलीय संरचनाएं भी हो सकती हैं। वास्तव में, किसी भी आरबिटरेरी प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस को केएचओ के लिए उपयुक्त किकिंग अनुक्रम का चयन करके डिज़ाइन किया जा सकता है।

प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल (पीएससी)

प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल की अवधारणा गुओ एट अल द्वारा प्रस्तावित की गई थी और मूल रूप से समय-समय पर संचालित (फ्लोक्वेट) गतिशील प्रणाली के प्रभावी हैमिल्टन की आइगेन-स्थिति को संदर्भित करती है। इस पर निर्भर करते हुए कि संप्रावस्था प्रभाव सम्मिलित है या नहीं, प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल को एकल-कण पीएससी और कई-निकाय पीएससी में वर्गीकृत किया जा सकता है।

एकल-कण प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल

प्रावस्था-समष्‍टि में समरूपता के आधार पर, प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल, प्रावस्था-समष्‍टि में $n$-फोल्ड घूर्णी समरूपता के साथ 1 आयामी (1डी) स्थिति हो सकता है या पूर्ण प्रावस्था-समष्‍टि में विस्तारित दो-आयामी (2डी) लैटिस स्थिति हो सकती है। संवृत प्रणाली के लिए प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल की अवधारणा को विवृत क्वांटम प्रणाली में विस्तारित किया गया है और इसे क्षणिक प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल का नाम दिया गया है।

Z_n पीएससी

प्रावस्था-समष्‍टि मूल रूप से वास्तविक समष्‍टि से भिन्न है क्योंकि प्रावस्था-समष्‍टि के दो निर्देशांक कम्यूट नहीं करते हैं, अर्थात, $[{\hat {x}},{\hat {p}}]=i\lambda$, जहाँ $\lambda$ आयामहीन प्लैंक स्थिरांक है। लैडर संकारक को ${\hat {a}}=({\hat {x}}+i{\hat {p}})/{\sqrt {2\lambda }}$ के रूप में परिभाषित किया गया है, जैसे कि $[{\hat {a}},{\hat {a}}^{\dagger }]=1$ है। भौतिक प्रणाली के हैमिल्टनियन ${\hat {H}}=H({\hat {x}},{\hat {p}})$ को लैडर संकारकों के फलन ${\hat {H}}=H({\hat {a}},{\hat {a}}^{\dagger })$ के रूप में भी लिखा जा सकता है। प्रावस्था-समष्‍टि में घूर्णी संकारक को ${\hat {T}}_{\tau }=e^{-i\tau {\hat {a}}^{\dagger }{\hat {a}}}$ द्वारा परिभाषित करके जहाँ $\tau ={2\pi }/{n}$, $n$ धनात्मक पूर्णांक के साथ, प्रणाली में $n$-फोल्ड घूर्णी समरूपता या $Z_{n}$ समरूपता है, यदि हैमिल्टनियन घूर्णी संकारक $[{\hat {H}},{\hat {T}}_{\tau }]=0$ के साथ कम्यूट करता है, अर्थात,

$${\hat {H}}={\hat {T}}_{\tau }^{\dagger }{\hat {H}}{\hat {T}}_{\tau }\rightarrow H({\hat {a}},{\hat {a}}^{\dagger })=H({\hat {T}}_{\tau }^{\dagger }{\hat {a}}{\hat {T}}_{\tau },{\hat {T}}_{\tau }^{\dagger }{\hat {H}}{\hat {a}}_{\tau }^{\dagger })=H({\hat {a}}e^{-i\tau },{\hat {a}}^{\dagger }e^{i\tau }).$$

इस स्थिति में, कोई बलोच प्रमेय को $n$-फोल्ड सममित हैमिल्टनियन पर प्रयुक्त कर सकता है और बैंड संरचना की गणना कर सकता है। हैमिल्टनियन की असतत घूर्णी सममित संरचना को $Z_{n}$ प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस कहा जाता है और संबंधित आइगेन-स्थितियों को $Z_{n}$ प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल कहा जाता है।

लैटिस पीएससी

असतत घूर्णी समरूपता को पूर्ण प्रावस्था-समष्‍टि में असतत अनुवादात्मक समरूपता तक विस्तारित किया जा सकता है। ऐसे उद्देश्य के लिए, प्रावस्था-समष्‍टि में विस्थापन संकारक को ${\hat {D}}(\xi )=\exp[(\xi {\hat {a}}^{\dagger }-\xi ^{*}{\hat {a}})/{\sqrt {2\lambda }}]$ द्वारा परिभाषित किया गया है, जिसमें गुण ${\hat {D}}^{\dagger }(\xi ){\hat {a}}{\hat {D}}(\xi )={\hat {a}}+\xi$ है, जहाँ $\xi$ प्रावस्था-समष्‍टि में विस्थापन सदिश के अनुरूप सम्मिश्र संख्या है। यदि हैमिल्टनियन अनुवादात्मक संकारक $[{\hat {H}},{\hat {D}}^{\dagger }(\xi )]=0$ के साथ कम्यूट करता है तो प्रणाली में असतत अनुवादात्मक समरूपता होती है, अर्थात,

$${\hat {H}}={\hat {D}}^{\dagger }(\xi ){\hat {H}}{\hat {D}}(\xi )\rightarrow H({\hat {a}},{\hat {a}}^{\dagger })=H({\hat {D}}^{\dagger }(\xi ){\hat {a}}{\hat {D}}(\xi ),{\hat {D}}^{\dagger }{\hat {a}}^{\dagger }{\hat {D}}(\xi ))=H({\hat {a}}+\xi ,{\hat {a}}^{\dagger }+\xi ^{*}).$$

यदि दो प्राथमिक विस्थापन ${\hat {D}}(\xi _{1})$ और ${\hat {D}}(\xi _{2})$ उपस्थित हैं जो उपरोक्त स्थिति को पूर्ण करते हैं, तो प्रावस्था-समष्‍टि हैमिल्टनियन के निकट प्रावस्था-समष्‍टि में 2डी लैटिस समरूपता है। यद्यपि, दो विस्थापन संकारक सामान्य $[{\hat {D}}(\xi _{1}),{\hat {D}}(\xi _{2})]\neq 0$ में क्रमविनिमेय नहीं हैं। अविनिमेय प्रावस्था-समष्‍टि में, बिंदु की अवधारणा अर्थहीन है। इसके अतिरिक्त, सुसंगत स्थिति $|\alpha \rangle$ को ${\hat {a}}|\alpha \rangle =\alpha |\alpha \rangle$ के माध्यम से निचले संकारक के आइगेन-स्थिति के रूप में परिभाषित किया गया है। विस्थापन संकारक सुसंगत स्थिति को अतिरिक्त प्रावस्था के साथ विस्थापित करता है, अर्थात, ${\hat {D}}(\xi )|\alpha \rangle =e^{i\mathrm {Im} (\xi \alpha ^{*})}|\alpha +\xi \rangle$ होता है। सुसंगत स्थिति जो संवृत पथ पर गति करती है, उदाहरण के लिए, तीन कोरों वाला त्रिकोण $(\xi _{1},\xi _{2},-\xi _{1}-\xi _{2})$ प्रावस्था-समष्‍टि में, ज्यामितीय प्रावस्था गुणक प्राप्त करता है। ${\hat {D}}[-\xi _{1}-\xi _{2}]{\hat {D}}(\xi _{2}){\hat {D}}(\xi _{1})|\alpha \rangle =e^{i{\frac {S}{\lambda }}}|\alpha \rangle ,$

जहाँ $S={\frac {1}{2}}\mathrm {Im} (\xi _{2}\xi _{1}^{*})$ संलग्न क्षेत्र है। यह ज्यामितीय प्रावस्था चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण के अहरोनोव-बोहम प्रावस्था के अनुरूप है। यदि चुंबकीय इकाई सेल और लैटिस इकाई सेल उपमा योग्य हैं, अर्थात्, दो पूर्णांक $r$ और $s$ उपस्थित हैं जैसे कि $[{\hat {D}}^{r}(\xi _{1}),{\hat {D}}^{s}(\xi _{2})]=0$, तब कोई भी 2डी ब्रिलॉइन में परिभाषित बैंड संरचना की गणना कर सकता है। उदाहरण के लिए, वर्गाकार प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस हैमिल्टनियन का स्पेक्ट्रम ${\hat {H}}=\cos {\hat {x}}+\cos {\hat {p}}$ हॉफस्टैटर की तितली बैंड संरचना प्रदर्शित करता है, जो चुंबकीय क्षेत्र में टाइट बाइंडिंग लैटिस साइटों के मध्य आवेशित कणों के हॉपिंग का वर्णन करता है। इस स्थिति में, आइगेन-स्थिति को 2डी लैटिस प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल कहा जाता है।

क्षणिक पीएससी

संवृत क्वांटम प्रणाली के लिए प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल की अवधारणा को विवृत क्वांटम प्रणाली तक विस्तारित किया गया है। परिपथ क्यूईडी प्रणाली में, जोसेफसन जंक्शनों और $n$-फोटॉन अनुनाद के वोल्टेज पूर्वाग्रह के साथ संयुक्त माइक्रोवेव रेज़ोनेटर को ऊपर वर्णित $Z_{n}$ प्रावस्था-समष्‍टि समरूपता के साथ घूर्णन तरंग समीपता (आरडब्ल्यूए) हैमिल्टनियन ${\hat {H}}_{RWA}$ द्वारा वर्णित किया जा सकता है। जब एकल-फोटॉन हानि प्रमुख होती है, तो अनुनादक की क्षणिक गतिशीलता को निम्नलिखित मास्टर समीकरण (लिंडब्लैड समीकरण) द्वारा वर्णित किया जाता है-

$${\frac {d\rho }{dt}}=-{\frac {i}{\hbar }}[{\hat {H}}_{RWA},\rho ]+{\frac {\gamma }{2}}(2{\hat {a}}\rho {\hat {a}}^{\dagger }-{\hat {a}}^{\dagger }{\hat {a}}\rho -\rho {\hat {a}}^{\dagger }{\hat {a}})={\mathcal {L}}(\rho ),$$

जहाँ $\gamma$ हानि दर है और सुपरऑपरेटर ${\mathcal {L}}$ को लिउविलियन कहा जाता है। कोई प्रणाली ${\mathcal {L}}{\hat {\rho }}_{m}=\lambda _{m}{\hat {\rho }}_{m}$ के लिउविलियन के आइगेनस्पेक्ट्रम और संबंधित आइगेनसंकारक की गणना कर सकती है। ध्यान दें कि न केवल हैमिल्टनियन अपितु लिउविलियन भी $n$-फोल्ड घूर्णी संक्रिया के अंतर्गत अपरिवर्तनीय हैं, अर्थात, ${\mathcal {T}}_{\tau }{\hat {O}}={\hat {T}}_{\tau }^{\dagger }{\hat {O}}{\hat {T}}_{\tau }$ और $\tau ={2\pi }/{n}$ के साथ $[{\mathcal {L}},{\mathcal {T}}_{\tau }]=0$ है। यह समरूपता प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल की अवधारणा को विवृत क्वांटम प्रणाली तक विस्तारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। परिणामस्वरूप, लिउविलियन ईजेनसंकारक्स ${\hat {\rho }}_{m}$ प्रावस्था-समष्‍टि में बलोच मोड संरचना होती है, जिसे क्षणिक प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल कहा जाता है।

अनेक-निकाय प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल

प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल की अवधारणा को परस्पर क्रिया करने वाले कणों की प्रणालियों तक बढ़ाया जा सकता है जहां यह प्रावस्था-समष्‍टि में ठोस जैसी क्रिस्टलीय संरचना वाले कई-शरीर वाले राज्य को संदर्भित करता है।इस मामले में, कणों की परस्पर क्रिया महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। वास्तविक समष्‍टि में, कई शरीर वाले हैमिल्टनियन परेशान आवधिक ड्राइव (अवधि के साथ) के अधीन थे $T$) द्वारा दिया गया है

$${\mathcal {H}}=\sum _{i}H(x_{i},p_{i},t)+\sum _{i<j}V(x_{i}-x_{j}).$$

आमतौर पर, बातचीत की क्षमता $V(x_{i}-x_{j})$ वास्तविक समष्‍टि में दो कणों की दूरी का फलन है। ड्राइविंग आवृत्ति के साथ घूर्णन फ्रेम में परिवर्तन करके और घूर्णन तरंग सन्निकटन (आरडब्ल्यूए) को अपनाकर, कोई प्रभावी हैमिल्टनियन प्राप्त कर सकता है

$${\mathcal {H}}_{RWA}=\sum _{i}H_{RWA}(X_{i},P_{i},t)+\sum _{i<j}U(X_{i},P_{i};X_{j},P_{j}).$$

यहाँ, $X_{i},P_{i}$ की स्ट्रोबोस्कोपिक स्थिति और गति हैं $i$-वें कण, अर्थात्, वे का मान लेते हैं $x_{i}(t),p_{i}(t)$ ड्राइविंग अवधि के पूर्णांक गुणज पर $t=nT$. प्रावस्था-समष्‍टि में क्रिस्टल संरचना रखने के लिए, प्रावस्था-समष्‍टि में प्रभावी अंतःक्रिया को प्रावस्था-समष्‍टि में भिन्न-भिन्न घूर्णी या अनुवादात्मक संचालन के तहत अपरिवर्तनीय होना आवश्यक है।

प्रावस्था-समष्‍टि इंटरैक्शन

शास्त्रीय गतिकी में, अग्रणी क्रम में, प्रावस्था-समष्‍टि में प्रभावी अंतःक्रिया क्षमता ड्राइविंग अवधि में समय-औसत वास्तविक समष्‍टि अंतःक्रिया है

$$U_{ij}={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}V[x_{i}(t)-x_{j}(t)].$$

यहाँ, $x_{i}(t)$ के प्रक्षेप पथ का प्रतिनिधित्व करता है $i$ड्राइविंग क्षेत्र की अनुपस्थिति में -वाँ कण। मॉडल बिजली कानून इंटरैक्शन क्षमता के लिए $V(x_{i}-x_{j})=\epsilon ^{2n}/|x_{i}-x_{j}|^{2n}$ पूर्णांकों और अर्ध-पूर्णांकों के साथ $n\geq 1/2$, उपरोक्त समय-औसत सूत्र द्वारा दिया गया प्रत्यक्ष अभिन्न अंग अपसारी है, अर्थात, $U_{ij}=\infty .$ विचलन को दूर करने के लिए पुनर्सामान्यीकरण प्रक्रिया शुरू की गई थी और सही प्रावस्था-समष्‍टि अंतःक्रिया प्रावस्था-समष्‍टि दूरी का कार्य है $R_{ij}$ में $(X_{i},P_{i})$ विमान। कूलम्ब विभव के लिए $n=1/2$, परिणाम $U(R_{ij})=2\pi ^{-1}{\tilde {\epsilon }}/R_{ij}$ अभी भी कूलम्ब के नियम का स्वरूप लघुगणकीय पुनर्सामान्यीकृत आवेश तक बना हुआ है ${\tilde {\epsilon }}=\epsilon \ln(\epsilon ^{-1}e^{2}R_{ij}^{3}/2)$, जहाँ $e=2.71828\cdots$ यूलर की संख्या है. के लिए $n=1,3/2,2,5/2,\cdots$, पुनर्सामान्यीकृत प्रावस्था-समष्‍टि अंतःक्रिया क्षमता है $U_{ij}=U(R_{ij})={\frac {2\epsilon \gamma ^{2n-1}4^{{\frac {1}{2n}}-1}}{\pi (2n-1)}}R_{ij}^{1-{\frac {1}{n}}},$ जहाँ $\gamma =(4n-1)^{\frac {1}{2n-1}}$ टकराव कारक है. के विशेष मामले के लिए $n=1$, तब से प्रावस्था-समष्‍टि में कोई प्रभावी अंतःक्रिया नहीं हुई है $U(R_{ij})={\sqrt {3}}\epsilon \pi ^{-1}$ प्रावस्था-समष्‍टि दूरी के संबंध में स्थिरांक है। सामान्य तौर पर के मामले के लिए $n>1$, प्रावस्था-समष्‍टि अंतःक्रिया ${U}(R_{ij})$ प्रावस्था-समष्‍टि दूरी के साथ बढ़ता है $R_{ij}$. हार्ड-स्फीयर इंटरैक्शन के लिए ($n\rightarrow \infty$), प्रावस्था-समष्‍टि अंतःक्रिया $U(R_{ij})=\epsilon \pi ^{-1}R_{ij}$ क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी) में क्वार्कों के मध्य कारावास की बातचीत की तरह व्यवहार करता है। उपरोक्त प्रावस्था-समष्‍टि इंटरैक्शन वास्तव में प्रावस्था-समष्‍टि में भिन्न-भिन्न घूर्णी या अनुवाद संबंधी संचालन के तहत अपरिवर्तनीय है। ड्राइविंग से प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस क्षमता के साथ संयुक्त, स्थिर शासन उपस्थित है जहां कण समय-समय पर प्रावस्था-समष्‍टि में खुद को व्यवस्थित करते हैं जिससे कई-शरीर प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल को जन्म मिलता है।

क्वांटम यांत्रिकी में, बिंदु कण को ​​​​क्वांटम तरंग पैकेट द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है और विचलन समस्या से स्वाभाविक रूप से बचा जाता है। फ़्लोक्वेट प्रणाली के लिए निम्नतम क्रम के मैग्नस विस्तार के लिए, दो कणों का क्वांटम प्रावस्था-समष्‍टि इंटरैक्शन आवधिक दो-शरीर क्वांटम स्थिति पर समय-औसत वास्तविक समष्‍टि इंटरैक्शन है $\Phi (x_{i},x_{j},t)$ निम्नलिखित नुसार।

$$U_{ij}={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}\langle \Phi (x_{i},x_{j},t)|V(x_{i}-x_{j})|\Phi (x_{i},x_{j},t)\rangle .$$

सुसंगत राज्य प्रतिनिधित्व में, क्वांटम प्रावस्था-समष्‍टि इंटरैक्शन लंबी दूरी की सीमा में शास्त्रीय प्रावस्था-समष्‍टि इंटरैक्शन तक पहुंचता है।के लिए $N$ प्रतिकारक संपर्क अंतःक्रिया के साथ बोसोनिक अल्ट्राकोल्ड परमाणु दोलनशील दर्पण पर उछलते हुए, मॉट इन्सुलेटर जैसी स्थिति बनाना संभव है $Z_{n}$ प्रावस्था-समष्‍टि लैटिस.इस मामले में, प्रत्येक संभावित साइट में कणों की अच्छी तरह से परिभाषित संख्या होती है जिसे 1डी कई-बॉडी प्रावस्था स्पेस क्रिस्टल के उदाहरण के रूप में देखा जा सकता है।

यदि दो अविभाज्य कणों में स्पिन होती है, तो कुल प्रावस्था-समष्‍टि इंटरैक्शन को प्रत्यक्ष इंटरैक्शन और विनिमय इंटरैक्शन के योग में लिखा जा सकता है। इसका मतलब यह है कि दो कणों की टक्कर के दौरान विनिमय प्रभाव प्रभावी स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन को प्रेरित कर सकता है

प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल कंपन

ठोस क्रिस्टल को वास्तविक समष्‍टि में परमाणुओं की आवधिक व्यवस्था द्वारा परिभाषित किया जाता है, समय-आवधिक ड्राइव के अधीन परमाणु प्रावस्था-समष्‍टि में भी क्रिस्टल बना सकते हैं।इन परमाणुओं के मध्य परस्पर क्रिया ठोस क्रिस्टल में फोनन के समान सामूहिक कंपन मोड को जन्म देती है। मधुकोश प्रावस्था स्पेस क्रिस्टल विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि कंपन बैंड संरचना में दो उप-लैटिस बैंड होते हैं जिनमें गैर-तुच्छ टोपोलॉजिकल भौतिकी हो सकती है।किन्हीं दो परमाणुओं के कंपन को आंतरिक रूप से जटिल युग्मन के साथ युग्मन अंतःक्रिया के माध्यम से जोड़ा जाता है। उनके जटिल प्रावस्थाों की सरल ज्यामितीय व्याख्या होती है और इसे गेज परिवर्तन द्वारा समाप्त नहीं किया जा सकता है, जिससे प्रावस्था-समष्‍टि में गैर-तुच्छ चेर्न संख्याओं और चिरल किनारे वाले राज्यों के साथ कंपन बैंड संरचना बनती है। वास्तविक समष्‍टि में सभी टोपोलॉजिकल परिवहन परिदृश्यों के विपरीत, प्रावस्था-समष्‍टि फ़ोनों के लिए चिरल परिवहन भौतिक समय-उलट समरूपता को तोड़ने के बिना उत्पन्न हो सकता है।

समय क्रिस्टल से संबंध

समय क्रिस्टल और प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल निकट से संबंधित हैं किन्तु भिन्न-भिन्न अवधारणाएँ हैं। वे दोनों समय-समय पर संचालित प्रणालियों में उभरने वाले सबहार्मोनिक मोड का अध्ययन करते हैं। टाइम क्रिस्टल असतत समय अनुवादात्मक समरूपता (डीटीटीएस) की सहज समरूपता तोड़ने की प्रक्रिया और क्वांटम कई-बॉडी प्रणाली में सबहार्मोनिक मोड के सुरक्षा तंत्र पर ध्यान केंद्रित करते हैं। इसके विपरीत, प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल का अध्ययन प्रावस्था-समष्‍टि में असतत समरूपता पर केंद्रित है। प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल का निर्माण करने वाले बुनियादी तरीके आवश्यक रूप से कई-निकाय वाले राज्य नहीं हैं, और ल-कण प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल के लिए डीटीटीएस को तोड़ने की आवश्यकता नहीं है। कई-निकाय प्रणालियों के लिए, प्रावस्था-समष्‍टि क्रिस्टल संभावित सबहार्मोनिक मोड के परस्पर क्रिया का अध्ययन करते हैं जो समय-समय पर प्रावस्था-समष्‍टि में व्यवस्थित होते हैं। अनेक समय के क्रिस्टलों की परस्पर क्रिया का अध्ययन करने का चलन है जिसे समय के क्रिस्टल में संघनित पदार्थ भौतिकी के रूप में गढ़ा गया है