Všetky magnety - od suvenírov na chladničke a počítačových diskoch až po silné, ktoré sa používajú v
Prečo je pohyb magnonov taký dôležitý?
Smer otáčania jedného magnónu môže ovplyvniťna rovnaký pohyb svojho suseda, potom na inú časticu atď. Tento proces vytvára spinové vlny. Potenciálne možno informácie prenášať pomocou spinových vĺn efektívnejšie ako pomocou elektriny. Samotné magnóny môžu slúžiť ako kvantové prepojenia, ktoré „zlepujú“ kvantové bity dohromady do výkonných počítačov.
Aký je problém?
Magnony majú obrovský potenciál, ale onije často ťažké odhaliť bez objemného laboratórneho vybavenia. Takéto inštalácie sú vhodné na vykonávanie experimentov, ale nie na vývoj zariadení - napríklad magnonových zariadení a spintroniky.
Pozorovanie magnónov sa však dá zjednodušiť pomocous vhodným materiálom. Napríklad magnetický polovodič – sulfid bromidu chrómového (CrSBr). Dá sa rozdeliť na atómovo tenké dvojrozmerné vrstvy syntetizované v laboratóriu.
Existuje riešenie
V novej štúdii zamestnanci zColumbia, Washington a New York University, ako aj Oak Ridge National Laboratory ukázali, že magnóny v CrSBr môžu vytvárať páry s inou kvázičasticou - excitónom. Jeho zvláštnosťou je, že vyžaruje svetlo, čo znamená, že fyzici budú môcť „vidieť“ rotujúcu kvázičasticu.
Čo urobili vedci?
Rozrušením magnónov svetlom pozorovali osciláciez excitónov v blízkej infračervenej oblasti, takmer viditeľné voľným okom. Inými slovami, vedci po prvýkrát pozorovali magnóny pomocou jednoduchého optického efektu. Výsledky možno považovať za kvantovú transdukciu alebo transformáciu jedného energetického kvanta na iné.
Fúzia magnónov a excitónov umožní fyzikom vidieť smer, ktorým sa častice otáčajú. To je dôležité pre niekoľko kvantových aplikácií. Poďakovanie: Chung-Jui Yu
Energia excitónov je o štyri rády vyššiamagnonová energia. Teraz, keď sa spájajú, možno ľahko pozorovať drobné zmeny v magnónoch. Transdukcia jedného dňa umožní inžinierom vybudovať kvantové informačné siete (informácie získavajú z kvantových bitov na základe rotácie). Typicky musia byť siete umiestnené v rámci milimetrov od seba a premieňať ho na svetlo, formu energie, ktorá môže prenášať informácie stovky kilometrov cez optické vlákna.
Podľa vedcov počas experimentu zaznamenaliDoba koherencie udáva, ako dlho môžu oscilácie trvať. Trvalo to teda oveľa dlhšie, ako bola plánovaná päťnanosekundová hranica experimentu. Tento jav sa môže rozšíriť cez sedem mikrometrov a pretrváva, aj keď sú zariadenia CrSBr vyrobené iba z dvoch vrstiev s hrúbkou atómu.
kam to vedie?
To všetko zjednodušuje vývoj nanometrovspintronické zariadenia. Jedného dňa sa stanú efektívnou alternatívou modernej elektroniky. Na rozdiel od elektrónov v elektrickom prúde, ktoré pri pohybe narážajú na odpor, v spinovej vlne sa v skutočnosti nepohybujú žiadne častice.
Čo bude ďalej?
V budúcnosti budú výskumníci kvantum študovaťinformačný potenciál CrSBr, ako aj ďalšie kandidátske materiály. Napríklad vedci môžu nájsť spojenie magnón-excitón v iných druhoch magnetických polovodičov s mierne odlišnými vlastnosťami ako CrSBr. Vďaka tomu budú materiály schopné vyžarovať svetlo v širšom rozsahu farieb.
Čítaj viac:
Starovekí Vikingovia trpeli nebezpečnou chorobou. Spôsobuje ho parazit z Afriky
Rastlina na Marse produkuje kyslík rýchlosťou priemerného stromu
Najväčší ľudský orgán bol znovu vytvorený v laboratóriu. Je dvakrát silnejší ako ten náš.
Titulná fotografia: Argonne National Laboratory