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Pourquoi le mouvement magnon est-il si important ?
Le sens de rotation d'un magnon peut affecterau même mouvement de son voisin, puis à une autre particule, et ainsi de suite. Ce processus crée des ondes de spin. Potentiellement, les informations peuvent être transférées en utilisant des ondes de spin plus efficacement qu'en utilisant l'électricité. Les magnons eux-mêmes peuvent servir d'interconnexions quantiques, qui "collent" des bits quantiques ensemble dans de puissants ordinateurs.
Quel est le problème?
Les Magnons ont un énorme potentiel, mais ilssouvent difficile à détecter sans équipement de laboratoire encombrant. De telles installations conviennent à la réalisation d'expériences, mais pas au développement de dispositifs - par exemple, les dispositifs magnon et la spintronique.
Cependant, l'observation des magnons peut être simplifiée avecavec du matériel adapté. Par exemple, un semi-conducteur magnétique - sulfure de bromure de chrome (CrSBr). Il peut être divisé en couches bidimensionnelles atomiquement minces synthétisées en laboratoire.
Il existe une solution
Dans une nouvelle étude, des employés deLes universités Columbia, Washington et New York, ainsi que le laboratoire national d'Oak Ridge, ont montré que les magnons du CrSBr peuvent former des paires avec une autre quasi-particule - un exciton. Sa particularité est qu'il émet de la lumière, ce qui signifie que les physiciens pourront "voir" une quasi-particule en rotation.
Qu'ont fait les scientifiques ?
En perturbant les magnons avec de la lumière, ils ont observé des oscillationsprovenant d'excitons dans le proche infrarouge, presque visibles à l'œil nu. Autrement dit, pour la première fois, des scientifiques ont observé des magnons grâce à un simple effet optique. Les résultats peuvent être considérés comme une transduction quantique, ou la transformation d’un quantum d’énergie en un autre.
La fusion des magnons et des excitons permettra aux physiciens de voir la direction dans laquelle les particules tournent. Ceci est important pour plusieurs applications quantiques. 1 crédit
L'énergie des excitons est supérieure de quatre ordres de grandeurl'énergie des magnons. Maintenant, au fur et à mesure qu'ils se connectent, de minuscules changements dans les magnons peuvent être facilement observés. Un jour, la transduction permettra aux ingénieurs de construire des réseaux d'information quantique (ils obtiennent des informations à partir de bits quantiques basés sur la rotation). En règle générale, les réseaux doivent être placés à quelques millimètres les uns des autres et les convertir en lumière, une forme d'énergie qui peut transporter des informations sur des centaines de kilomètres via la fibre optique.
Selon les scientifiques, au cours de l'expérience, ils ont notéLe temps de cohérence est la durée pendant laquelle les oscillations peuvent durer. Ainsi, cela a duré beaucoup plus longtemps que la limite prévue de cinq nanosecondes pour l'expérience. Le phénomène peut s’étendre sur sept micromètres et persister même lorsque les dispositifs CrSBr sont constitués de seulement deux couches d’épaisseur atomique.
Où cela mène-t-il ?
Tout cela simplifie le développement de l'échelle nanométriquedispositifs spintroniques. Un jour, ils deviendront une alternative efficace à l'électronique moderne. Contrairement aux électrons dans un courant électrique, qui rencontrent une résistance lorsqu'ils se déplacent, dans une onde de spin, aucune particule ne bouge réellement.
Et ensuite?
À l'avenir, les chercheurs étudieront le quantumpotentiel d'information du CrSBr, ainsi que d'autres matériaux candidats. Par exemple, les scientifiques peuvent trouver un couplage magnon-exciton dans d'autres types de semi-conducteurs magnétiques avec des propriétés légèrement différentes de CrSBr. En conséquence, les matériaux pourront émettre de la lumière dans une gamme de couleurs plus large.
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Photo de couverture : Laboratoire National d'Argonne