Лазерный мир

Этот эффект можно использовать в квантовых вычислениях, а также с его помощью можно передавать информацию с минимальными потерями, считают ученые

ТАСС, 27 августа. Физики научились управлять поведением так называемых магнонов – квазичастиц, которые отвечают за перенос магнитных взаимодействий, – с помощью сверхкоротких вспышек лазера. Благодаря этому открытию можно ускорить создание квантовых компьютеров и сверхэкономичных систем передачи информации, пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на статью в научном журнале ACS Nano Letters.

«Нанофотоника открывает новые возможности в области сверхбыстрого магнетизма. Нам удалось локализовать свет в области размером десятки нанометров и эффективно возбуждать стоячие спиновые волны различных порядков. Данный тип спиновых волн позволяет устройствам на их основе работать на высоких частотах порядка нескольких терагерц», – рассказал один из разработчиков, заведующий лабораторией МФТИ Александр Чернов.

В последние десятилетия физики активно изучают квантовые свойства электронов и атомов и пытаются приспособить их для создания электронных приборов. В обычной микроэлектронике информация представляется с помощью электрического заряда, а в спиновой, или спинтронике, это происходит с помощью спина электрона – условного направления вращения частицы.

За последние годы российские и зарубежные ученые открыли множество материалов, которые могут избирательно пропускать электроны с разным направлением спина. Теоретически благодаря этому их можно использовать для создания спиновых аналогов диодов, транзисторов и других компонентов электронных устройств.

Шаг к электронике будущего

Чернов и его коллеги из России и США решили одну из самых важных задач, связанных с разработкой спинтроники: они выяснили, как можно очень гибко управлять поведением так называемых магнонов – квазичастиц, которые отвечают за перенос спиновых волн.

Для этого, как отмечают исследователи, необходимо две вещи – лазеры, которые могут вырабатывать короткие вспышки света с особо подобранными свойствами, а также пленка из материала, который по своей структуре и составу аналогичен кристаллу граната с примесями в виде атомов висмута. Для нее характерно низкое магнитное затухание и другие уникальные свойства, благодаря которым магноны могут распространяться в ней на большие расстояния даже при комнатной температуре.

Физики выяснили, что свойства этой формы граната можно улучшить, если покрыть ее своеобразным «лесом» из наноструктур, которые располагаются на расстоянии в 450 нм друг от друга. Благодаря такой модификации внутри пленки возникают особые колебания спинов, с помощью которых можно управлять поведением магнонов при помощи сверхкоротких вспышек лазера. Это позволит достичь очень высокой скорости работы классических вычислительных систем, созданных на основе подобных пленок.

Опыты показали, что наноструктуры на поверхности пленки позволяют очень точечно воздействовать на нее при помощи света. Благодаря этому внутри нее можно возбуждать разные типы спиновых волн и управлять их движением и взаимодействиями, меня угол падения, поляризацию и другие свойства лучей. Это дает шанс на использование подобных структур для квантовых вычислений и передачи информации с минимальными расходами энергии, подытожили ученые.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/9306643