Kaikki magneetit - jääkaapissa olevista matkamuistoista ja tietokoneen levyistä voimakkaisiin magneeteihin, joita käytetään
Miksi magnon-liike on niin tärkeä?
Yhden magnonin pyörimissuunta voi vaikuttaanaapurin samaan liikkeeseen, sitten toiseen hiukkaseen ja niin edelleen. Tämä prosessi luo spinaaltoja. Tietoa voidaan siirtää spinaaltojen avulla tehokkaammin kuin sähköllä. Magnonit itsessään voivat toimia kvanttiliitäntöinä, jotka "liimaavat" kvanttibittejä yhteen tehokkaiksi tietokoneiksi.
Mikä on ongelma?
Magnoneissa on valtava potentiaali, mutta neusein vaikea havaita ilman isoja laboratoriolaitteita. Tällaiset asennukset soveltuvat kokeiden suorittamiseen, mutta eivät laitteiden kehittämiseen - esimerkiksi magnon-laitteet ja spintroniikka.
Magnonien havainnointia voidaan kuitenkin yksinkertaistaasopivalla materiaalilla. Esimerkiksi magneettinen puolijohde - kromibromidisulfidi (CrSBr). Se voidaan jakaa atomin ohuiksi kaksiulotteisiksi kerroksiksi, jotka syntetisoidaan laboratoriossa.
On olemassa ratkaisu
Uudessa tutkimuksessa työntekijät vuodestaColumbian, Washingtonin ja New Yorkin yliopistot sekä Oak Ridge National Laboratory osoittivat, että CrSBr:n magnonit voivat muodostaa pareja toisen kvasihiukkasen - eksitonin - kanssa. Sen erikoisuus on, että se lähettää valoa, mikä tarkoittaa, että fyysikot pystyvät "näkemään" pyörivän kvasihiukkasen.
Mitä tutkijat ovat tehneet?
Häiritsemällä magnoneja valolla he havaitsivat värähtelyjäläheisen infrapuna-alueen eksitoneista, jotka ovat lähes näkyvissä paljaalla silmällä. Toisin sanoen ensimmäistä kertaa tutkijat havaitsivat magnoneja käyttämällä yksinkertaista optista vaikutusta. Tuloksia voidaan pitää kvanttitransduktiona tai yhden energiakvantin muuntumisena toiseksi.
Magnonien ja eksitonien fuusio antaa fyysikot nähdä suunnan, johon hiukkaset pyörivät. Tämä on tärkeää useille kvanttisovelluksille. Luotto: Chung-Jui Yu
Eksitonien energia on neljä suuruusluokkaa suurempimagnon energiaa. Nyt kun ne yhdistyvät, pieniä muutoksia magnoneissa voidaan helposti havaita. Eräänä päivänä transduktion avulla insinöörit voivat rakentaa kvanttitietoverkkoja (he saavat tietoa kvanttibiteistä kiertoon perustuen). Tyypillisesti verkot on sijoitettava millimetrien päähän toisistaan ja muutettava se valoksi, energiamuodoksi, joka voi kuljettaa tietoa satojen kilometrien päähän kuituoptiikan yli.
Tutkijoiden mukaan kokeen aikana he huomasivatKoherenssiaika on se, kuinka kauan värähtelyt voivat kestää. Siten se kesti paljon kauemmin kuin kokeen suunniteltu viiden nanosekunnin raja. Ilmiö voi ulottua yli seitsemän mikrometriä ja jatkua jopa silloin, kun CrSBr-laitteet on valmistettu vain kahdesta atomin paksuisesta kerroksesta.
Minne se johtaa?
Kaikki tämä yksinkertaistaa nanomittakaavan kehittämistäspintroniset laitteet. Eräänä päivänä niistä tulee tehokas vaihtoehto nykyaikaiselle elektroniikalle. Toisin kuin sähkövirrassa olevat elektronit, jotka kohtaavat vastuksen liikkuessaan, spin-aaltossa mikään hiukkanen ei itse asiassa liiku.
Mitä seuraavaksi?
Jatkossa tutkijat tutkivat kvanttiaCrSBr:n tietopotentiaali sekä muut ehdokasmateriaalit. Esimerkiksi tutkijat voivat löytää magnoni-eksitonikytkennän muunlaisista magneettisista puolijohteista, joilla on hieman erilaiset ominaisuudet kuin CrSBr:llä. Tämän seurauksena materiaalit voivat lähettää valoa laajemmassa värivalikoimassa.
Lue lisää:
Muinaiset viikingit kärsivät vaarallisesta taudista. Sen aiheuttaa Afrikasta kotoisin oleva loinen
Marsin kasvi tuottaa happea keskimääräisen puun nopeudella
Suurin ihmisen elin luotiin uudelleen laboratoriossa. Se on kaksi kertaa vahvempi kuin meidän.
Kansikuva: Argonne National Laboratory