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科學(xué)家首次證明通過(guò)超導(dǎo)體可控制磁體自旋波

發(fā)布時(shí)間:2023-10-30 09:45    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 超導(dǎo)體 , 磁體自旋波
來(lái)源:IT之家

10月28日消息,量子物理學(xué)家首次證明,在超導(dǎo)環(huán)境下有可能控制和操縱芯片上的自旋波(spin waves),為磁體和超導(dǎo)體之間相互作用提供了新見(jiàn)解。

這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)如果可以商用,可以在節(jié)能信息技術(shù)或量子計(jì)算機(jī)中,替代現(xiàn)有的連接部件,進(jìn)一步提高電子產(chǎn)品性能。

IT之家注:自旋波是序磁性 (鐵磁、亞鐵磁、反鐵磁) 體中相互作用的自旋體系由于各種激發(fā)作用引起的集體運(yùn)動(dòng)。



在量子力學(xué)中,自旋(英語(yǔ):Spin)是粒子所具有的內(nèi)稟性質(zhì),其運(yùn)算規(guī)則類似于經(jīng)典力學(xué)的角動(dòng)量,并因此產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。

這項(xiàng)突破性研究發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。

理論預(yù)測(cè)金屬電極可以控制自旋波,但物理學(xué)家到目前為止在實(shí)驗(yàn)中幾乎沒(méi)有看到這種效應(yīng)。量子納米科學(xué)系副教授 Toeno van der Sar 表示:

我們研究團(tuán)隊(duì)的突破在于,我們證明,如果使用超導(dǎo)電極,我們確實(shí)可以正確控制自旋波。

它的工作原理如下:自旋波產(chǎn)生磁場(chǎng),進(jìn)而在超導(dǎo)體中產(chǎn)生超電流。該超電流充當(dāng)自旋波的鏡子:超導(dǎo)電極將磁場(chǎng)反射回自旋波。超導(dǎo)鏡會(huì)導(dǎo)致自旋波上下移動(dòng)得更慢,這使得波更容易控制。

研究者 Michael Borst 表示:

當(dāng)自旋波通過(guò)超導(dǎo)電極時(shí),它們的波長(zhǎng)完全改變了!通過(guò)稍微改變電極的溫度,我們可以非常準(zhǔn)確地調(diào)整變化的幅度。

der Sar 表示:

我們從被稱為地球上最好的磁鐵的釔鐵石榴石 (YIG) 薄磁性層開(kāi)始。在其頂部,我們放置了一個(gè)超導(dǎo)電極和另一個(gè)電極來(lái)感應(yīng)自旋波。通過(guò)冷卻到 -268 度,我們讓電極進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)。

隨著溫度變冷,自旋波變得越來(lái)越慢。這為我們提供了操縱自旋波的獨(dú)特方法;我們可以偏轉(zhuǎn)它們,反射它們,使它們共振等等。但它也給了我們對(duì)超導(dǎo)體特性的巨大新見(jiàn)解。
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