Все магниты — от сувениров на холодильнике и компьютерных дисков до мощных, которые используются в
マグノンの動きはなぜそれほど重要なのですか？
1 つのマグノンの回転方向が影響を与える可能性があります。その隣の同じモーションに、次に別のパーティクルに、というように続きます。この過程でスピン波が発生します。電気を使うよりもスピン波を使う方が効率的に情報を伝達できる可能性があります。マグノン自体が、量子ビットを強力なコンピューターに「接着」する量子相互接続として機能することができます。
何が問題ですか？
Магноны обладают огромным потенциалом, но их часто трудно обнаружить без громоздкого лабораторного оборудования. Такие установки подходят для проведения экспериментов, но не для разработки устройств — например, магнонных устройств и спинтроники.
ただし、マグノンの観察は次のように簡略化できます。適切な材料で。たとえば、磁性半導体 - 臭化硫化クロム (CrSBr)。実験室で合成された原子的に薄い二次元層に分割できます。
解決策があります
新しい研究では、コロンビア大学、ワシントン大学、ニューヨーク大学、およびオークリッジ国立研究所は、CrSBr のマグノンが別の準粒子 (励起子) とペアを形成できることを示しました。その特徴は、光を発することです。つまり、物理学者は回転する準粒子を「見る」ことができます。
科学者たちは何をしましたか？
Возмущая магноны светом, они наблюдали колебания от экситонов в ближнем инфракрасном диапазоне, почти видимом невооруженным глазом. Иными словами, впервые ученые наблюдали магноны с помощью простого оптического эффекта. Результаты можно рассматривать как квантовую трансдукцию или преобразование одного кванта энергии в другой.
マグノンと励起子の融合により、物理学者は粒子が回転する方向を見ることができます。これは、いくつかの量子アプリケーションにとって重要です。クレジット: Chung-Jui Yu
励起子のエネルギーは4桁高いマグノンエネルギー。現在、それらが接続されているため、マグノンの小さな変化を簡単に観察できます。いつの日か、変換によってエンジニアは量子情報ネットワークを構築できるようになります (彼らは回転に基づいて量子ビットから情報を取得します)。通常、ネットワークは互いに数ミリメートル以内に配置し、光を光に変換する必要があります。このエネルギーは、光ファイバーを介して数百キロメートルにわたって情報を運ぶことができます。
По словам ученых, в ходе эксперимента отметили время когерентности — то, как долго могут длиться колебания. Так, оно длилось намного дольше, чем планируемый пятинаносекундный предел эксперимента. Явление может распространяться на семь микрометров и сохраняться, даже если устройства CrSBr состоят всего из двух слоев толщиной в атом.
それはどこにつながるのですか？
これらすべてがナノスケールの開発を簡素化しますスピントロニクスデバイス。いつの日か、それらは現代の電子機器の効果的な代替品になるでしょう。移動するときに抵抗を受ける電流中の電子とは異なり、スピン波中の電子は実際には移動しません。
次は何ですか？
将来、研究者は量子を研究しますCrSBrの情報ポテンシャル、および他の候補物質。たとえば、科学者は、CrSBr とはわずかに異なる特性を持つ他の種類の磁性半導体で、マグノンと励起子の結合を見つけることができます。その結果、材料はより広い範囲の色で発光できるようになります。
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表紙写真：アルゴンヌ国立研究所