Все магниты — от сувениров на холодильнике и компьютерных дисков до мощных, которые используются в
Dlaczego ruch magnon jest tak ważny?
Kierunek obrotu jednego magnon może mieć wpływdo tego samego ruchu swojej sąsiadki, potem do innej cząstki i tak dalej. Ten proces tworzy fale spinowe. Potencjalnie informacje można przesyłać za pomocą fal spinowych wydajniej niż za pomocą elektryczności. Same Magnony mogą służyć jako interkonekty kwantowe, które „sklejają” bity kwantowe w potężne komputery.
Jaki jest problem?
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.
Jednak obserwację magnonów można uprościć za pomocąz odpowiednim materiałem. Na przykład półprzewodnik magnetyczny - siarczek bromku chromu (CrSBr). Można go podzielić na atomowo cienkie dwuwymiarowe warstwy zsyntetyzowane w laboratorium.
Jest rozwiązanie
W nowym badaniu pracownicy zUniwersytety Columbia, Washington i New York, a także Oak Ridge National Laboratory wykazały, że magnon w CrSBr może tworzyć pary z inną quasicząstką - ekscytonem. Jego osobliwością jest to, że emituje światło, co oznacza, że fizycy będą mogli „zobaczyć” obracającą się quasicząstkę.
Co zrobili naukowcy?
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.
Fuzja magnonów i ekscytonów pozwoli fizykom zobaczyć kierunek, w którym wirują cząstki. Jest to ważne w przypadku kilku aplikacji kwantowych. Źródło: Chung-Jui Yu
Energia ekscytonów jest o cztery rzędy wielkości wyższaenergia magnon. Teraz, gdy się łączą, można łatwo zaobserwować drobne zmiany w magnonach. Pewnego dnia transdukcja pozwoli inżynierom budować sieci informacji kwantowej (otrzymują informacje z bitów kwantowych w oparciu o rotację). Zazwyczaj sieci muszą być umieszczone w odległości kilku milimetrów od siebie i przekształcać je w światło, formę energii, która może przenosić informacje na setki kilometrów za pomocą światłowodów.
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.
Dokąd to prowadzi?
Wszystko to upraszcza rozwój nanoskaliurządzenia spintroniczne. Pewnego dnia staną się skuteczną alternatywą dla współczesnej elektroniki. W przeciwieństwie do elektronów w prądzie elektrycznym, które napotykają opór podczas ruchu, w fali spinowej w rzeczywistości żadne cząstki nie poruszają się.
Co dalej?
W przyszłości naukowcy będą badać kwantpotencjał informacyjny CrSBr, a także inne materiały kandydackie. Na przykład naukowcy mogą znaleźć sprzężenie magnonowo-ekscytonowe w innych rodzajach półprzewodników magnetycznych o nieco innych właściwościach niż CrSBr. Dzięki temu materiały będą mogły emitować światło w szerszej gamie kolorystycznej.
Czytaj więcej:
Starożytni Wikingowie cierpieli na niebezpieczną chorobę. Wywołuje ją pasożyt z Afryki
Roślina na Marsie produkuje tlen w tempie przeciętnego drzewa
W laboratorium odtworzono największy ludzki organ. Jest dwa razy silniejszy od naszego.
Zdjęcie na okładce: Argonne National Laboratory