Всі магніти - від сувенірів на холодильнику та комп'ютерних дисків до потужних, які використовуються в
Чому рух магнонів такий важливий?
Напрямок обертання одного магнону може впливатина той же рух його сусіда, потім на іншу частинку і таке інше. Цей процес створює спінові хвилі. Потенційно інформація може передаватися з допомогою спінових хвиль ефективніше, ніж з допомогою електрики. Самі магнони можуть бути для квантових міжз'єднань, які «склеюють» квантові біти разом у потужні комп'ютери.
В чому проблема?
Магнони мають величезний потенціал, але їхчасто важко знайти без громіздкого лабораторного устаткування. Такі установки підходять для проведення експериментів, але не для розробки пристроїв, наприклад, магнонних пристроїв та спинтроніки.
Однак спостереження магнонів можна спростити здопомогою відповідного матеріалу. Наприклад, магнітного напівпровідника - бромистого сульфіду хрому (CrSBr). Його можна розділити на атомарно-тонкі двовимірні шари, синтезовані у лабораторії.
Є рішення
У ході нового дослідження співробітники зКолумбійського, Вашингтонського та Нью-Йоркського університетів, а також Окриджської національної лабораторії показали, що в CrSBr магнони можуть утворювати пари з іншою квазічастинкою ексітоном. Її особливість у тому, що вона випромінює світло, а, значить, фізики зможуть «бачити» квазічастку, що обертається.
Що зробили вчені?
Обурюючи магнони світлом, вони спостерігали коливаннявід екситонів у ближньому інфрачервоному діапазоні, майже видимому неозброєним оком. Інакше кажучи, вперше вчені спостерігали магнони з допомогою простого оптичного ефекту. Результати можна розглядати як квантову трансдукцію або перетворення одного кванта енергії на інший.
Злиття магнонів та екситонів дозволить фізикам побачити напрямки обертання частинок. Це важливо для кількох квантових програм. Надано: Чунг-Джуй Ю
Енергія екситонів на чотири порядки більшеенергії магнонів. Тепер оскільки вони з'єднуються, можна легко спостерігати крихітні зміни в магнонах. Одного разу трансдукція дозволить інженерам побудувати квантові інформаційні мережі (вони одержують інформацію із квантових бітів, заснованих на обертанні). Зазвичай мережі повинні розташовуватися в межах міліметрів одна від одної і перетворювати її на світло - форму енергії, яка може передавати інформацію на сотні кілометрів по оптоволокну.
За словами вчених, під час експерименту відзначиличас когерентності - те, як довго можуть тривати коливання. Так, воно тривало набагато довше, ніж планована п'ятинаносекундна межа експерименту. Явище може поширюватися на сім мікрометрів і зберігатись, навіть якщо пристрої CrSBr складаються всього з двох шарів товщиною в атом.
До чого це призведе?
Все це спрощує розробку нанорозмірнихпристроїв спинтроніки. Якось вони стануть ефективною альтернативою сучасній електроніці. На відміну від електронів в електричному струмі, які зустрічають опір під час руху, у спиновій хвилі, насправді, ніякі частинки не рухаються.
Що далі?
Надалі дослідники вивчать квантовийінформаційний потенціал CrSBr, а також інші матеріали-кандидати. Наприклад, вчені можуть знайти магнон-екситонний зв'язок в інших видах магнітних напівпровідників з дещо іншими властивостями, ніж у CrSBr. У результаті матеріали зможуть випромінювати світло у ширшому діапазоні кольорів.
Читати далі:
Стародавні вікінги страждали від небезпечної хвороби. Її викликає паразит із Африки
Установка на Марсі робить кисень зі швидкістю середнього дерева.
Найбільший орган людини відтворили у лабораторії. Він вдвічі міцніший за наш
Фото на обкладинці: Argonne National Laboratory