Всички магнити - от сувенири върху хладилник и компютърни дискове до мощни, които се използват в
Защо движението на магноните е толкова важно?
Посоката на въртене на един магнон може да повлияекъм същото движение на своя съсед, след това към друга частица и т.н. Този процес създава спинови вълни. Потенциално информацията може да се прехвърля с помощта на спинови вълни по-ефективно, отколкото с помощта на електричество. Самите магнони могат да служат като квантови връзки, които "залепват" квантовите битове заедно в мощни компютри.
Какъв е проблемът?
Магноните имат огромен потенциал, но течесто е трудно да се открие без обемисто лабораторно оборудване. Такива инсталации са подходящи за провеждане на експерименти, но не и за разработване на устройства - например магнонни устройства и спинтроника.
Въпреки това, наблюдението на магноните може да бъде опростено сс подходящ материал. Например магнитен полупроводник - хромен бромид сулфид (CrSBr). Тя може да бъде разделена на атомно тънки двуизмерни слоеве, синтезирани в лабораторията.
Има решение
В ново проучване служители отКолумбийския, Вашингтонския и Нюйоркския университет, както и Националната лаборатория в Оук Ридж показаха, че магноните в CrSBr могат да образуват двойки с друга квазичастица - екситон. Неговата особеност е, че излъчва светлина, което означава, че физиците ще могат да "видят" въртяща се квазичастица.
Какво са направили учените?
Като смущават магноните със светлина, те наблюдават трептенияот екситони в близкия инфрачервен диапазон, почти видими с просто око. С други думи, за първи път учените наблюдават магнони, използвайки прост оптичен ефект. Резултатите могат да се разглеждат като квантова трансдукция или трансформация на един енергиен квант в друг.
Сливането на магнони и екситони ще позволи на физиците да видят посоката, в която се въртят частиците. Това е важно за няколко квантови приложения. Кредит: Chung-Jui Yu
Енергията на екситоните е с четири порядъка по-високамагнонна енергия. Сега, докато се свързват, могат лесно да се наблюдават малки промени в магноните. Един ден трансдукцията ще позволи на инженерите да изградят квантови информационни мрежи (те получават информация от квантови битове въз основа на ротация). Обикновено мрежите трябва да бъдат разположени на милиметри една от друга и да я преобразуват в светлина, форма на енергия, която може да пренася информация на стотици километри по оптични влакна.
Според учените по време на експеримента те отбелязалиВремето на кохерентност е колко дълго могат да продължат трептенията. По този начин той продължи много по-дълго от планираното ограничение от пет наносекунди на експеримента. Феноменът може да се простира над седем микрометра и да продължи дори когато устройствата CrSBr са направени само от два слоя с дебелина на атома.
Накъде води?
Всичко това опростява разработването на наномащабспинтронни устройства. Един ден те ще се превърнат в ефективна алтернатива на съвременната електроника. За разлика от електроните в електрически ток, които срещат съпротивление, докато се движат, в спиновата вълна никакви частици всъщност не се движат.
Какво следва?
В бъдеще изследователите ще изучават квантаинформационен потенциал на CrSBr, както и други кандидат-материали. Например, учените могат да открият свързване на магнон-екситон в други видове магнитни полупроводници с малко по-различни свойства от CrSBr. В резултат на това материалите ще могат да излъчват светлина в по-широка гама от цветове.
Прочетете още:
Древните викинги са страдали от опасна болест. Причинява се от паразит от Африка
Растение на Марс произвежда кислород със скоростта на средно дърво
Най-големият човешки орган беше пресъздаден в лаборатория. Два пъти по-силен е от нашия.
Снимка на корицата: Argonne National Laboratory