Фізики навчилися керувати магнонами для майбутніх квантових комп'ютерів
Дослідники з Ames National Laboratory з'ясували, як змінювати напрямок обертання магнонів, що відкриває шлях до ефективнішої передачі інформації.
Фізики з Ames National Laboratory, що належить до Міністерства енергетики США, знайшли спосіб керувати напрямком обертання магнонів. Це крихітні магнітні хвилі, здатні переносити інформацію через матеріали. Змінюючи магнітний стан речовини за допомогою зовнішнього магнітного поля, дослідники змогли перемикати поведінку цих хвиль, повідомляє Phys.org. Результати роботи опублікували в журналі Physical Review Letters.
Магнони рухаються в матеріалі подібно до дзиги, що обертається за годинниковою стрілкою або проти неї. Вони можуть передавати енергію та інформацію без переміщення електричного заряду, тому їх розглядають як основу для енергоефективних обчислювальних пристроїв. Вивчають це явище насамперед у феримагнетиках. Вони містять два типи магнітних атомів, чиї магнітні моменти спрямовані в протилежні боки, але не повністю гасять один одного через різну величину.
Група під керівництвом науковця Роба Макквіні вивчала магнітні збудження в металах кагоме, класі квантових матеріалів із незвичайною магнітною поведінкою. В одних матеріалах, як-от TbMn₆Sn₆, магнони перетинаються без взаємодії, а в інших, наприклад ErMn₆Sn₆, уникають перетину. "Ми подивилися на це і сказали: 'Ну, це дивно. Цікаво, чому так', пояснив Макквіні., А потім ми почали розуміти: зачекайте, це лівосторонній магнон. А це правосторонній магнон. Гаразд, тепер вони змішуються".
Для збудження право- та лівосторонніх магнонів потрібна різна енергія. Команда Макквіні виявила, що за певних умов ці два стани можуть змішуватися. Так можна змінювати напрямок обертання магнона з відносно малими витратами енергії. "У магнонів є певні переваги для переміщення інформації, зазначив Макквіні., Але маніпулювання напрямком обертання не було вирішеною проблемою. А тепер вона вирішена".
Магнони переносять інформацію без руху заряду, тому роблять це ефективніше за звичайну електроніку. Легкий контроль і комбінування право- й лівосторонніх магнонів відкриває шлях до магнітних квантових інформаційних технологій.
Джерела
- Phys.org: Scientists discover new way to control magnetic waves for future quantum technologies
Фото: Tima Miroshnichenko, Pexels (Pexels License)