Физикам удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления

Исследователям из Ланкастерского университета и Радбаудского университета в Неймегене удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления. Их открытие, опубликованное в журнале Nature, может проложить путь к развитию квантовых информационных технологий без диссипации. Поскольку спиновые волны не используют электрические токи, эти чипы будут свободны от связанных с ними потерь энергии. Учёные использовали тот факт, что максимально возможные частоты вращения спинов можно обнаружить в материалах, в которых соседние спины наклонены друг относительно друга. Чтобы возбудить столь быструю спиновую динамику, они использовали очень короткий импульс света, длительность которого короче периода спиновой волны, т.е. менее триллионной доли секунды. Секрет генерации сверхбыстрой спиновой волны на наноуровне заключается в энергии фотонов светового импульса.

Обнаружен дефект одного атома в 2D-материале, который может хранить квантовую информацию при комнатной температуре

Ученые обнаружили, что «одиночный атомный дефект» в слоистом 2D-материале может удерживать квантовую информацию в течение микросекунд при комнатной температуре. Дефект, обнаруженный исследователями из университетов Манчестера и Кембриджа с использованием тонкого материала под названием гексагональный нитрид бора (hBN), демонстрирует спиновую когерентность — свойство, при котором электронный спин может сохранять квантовую информацию — в условиях окружающей среды. Они также обнаружили, что этими вращениями можно управлять с помощью света.

Анизотропное обменное взаимодействие двух кубитов со спином дырок

Исследователи из Базельского университета и NCCR SPIN добились первого контролируемого взаимодействия между двумя кубитами со спином дырок в обычном кремниевом транзисторе. Квантовому компьютеру для выполнения вычислений нужны "квантовые ворота". Они представляют собой операции, которые манипулируют кубитами и связывают их друг с другом. Как сообщают исследователи в журнале Nature Physics, им удалось соединить два кубита и вызвать контролируемый переворот одного из их спинов в зависимости от состояния спина другого — известный как управляемый переворот спина. Связь двух спиновых кубитов основана на их обменном взаимодействии, которое происходит между двумя неразличимыми частицами, взаимодействующими друг с другом электростатически. Удивительно, но обменная энергия дырок не только электрически управляема, но и сильно анизотропна.

Влияние внутреннего магнитного порядка на электрохимическое расщепление воды

Магнитный порядок молекул играет решающую роль в производстве водорода. В эксперименте физики выровняли магнитные «спины» атомов катализатора во время реакции. Для этого учёные снизили температуру во время реакции. Сравнивая изменения скорости реакции во время этого снижения для двух катализаторов с разным магнитным состоянием, было обнаружено, что активность действительно увеличивается за счет этого так называемого магнитного порядка. Тот факт, что это происходит даже без применения магнитного поля, ранее был неясен. Также обнаружено, что при внешнем магнитном поле катализатор стал еще лучше выполнять свою работу. Направление этого магнитного поля имело значение. Оно должно было точно соответствовать магнитным свойствам материала.

Электрическое переключение вектора Нееля на 180° в спинорасщепляющемся антиферромагнетике

Группа физиков теоретически предложила новый механизм электрического переключения вектора Нееля на 180° и экспериментально реализовала его в антиферромагнитных материалах со структурой зон спинового расщепления (C- парная блокировка спиновой долины, также называемая альтермагнитом). Также продемонстрирована способность материала манипулировать вектором Нееля, открыв путь к производству сверхбыстрых устройств памяти. Эта фундаментальная работа позволила осуществить преобразование информации между зарядовыми и спиновыми степенями свободы в антиферромагнетике, открыв путь к быстрому развитию спинтроники в электронной промышленности. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Сильно связанные спиновые волны и поверхностные акустические волны при комнатной температуре

При комнатной температуре удалось создать сильную связь между двумя формами волн в тонкой пленке — магнонами и фононами. Так как обычные звуковые волны на поверхностях плохо связываются с магнитами, то были использованы поперечные звуковые волны, которые лучше для этого подходят. В эксперименте был использован наноструктурный резонатор поверхностных акустических волн, который ограничивает ультразвуковые волны в определенном месте и усиливает поперечные звуковые волны, обеспечивая сильную связь между поверхностными звуковыми волнами и магнитами в резонаторе. Благодаря этому исследователям удалось добиться сильной магнитно-звуковой связи в пленке Co₂₀Fe₆₀B₂₀ при комнатной температуре.

Доказательства существования киральных гравитонных мод в дробных квантовых холловских жидкостях

Группа ученых из Колумбии, Нанкинского университета, Принстона и Мюнстерского университета в журнале Nature представила первые экспериментальные доказательства коллективных возбуждений со спином, называемых киральными гравитонными модами (CGM), в полупроводниковом материале. Учёные обнаружили частицу в типе конденсированного вещества, называемом жидкостью с дробным квантовым эффектом Холла (FQHE). Авторы статьи адаптировали (для циркулярно поляризованного света) метод низкотемпературного резонансного неупругого рассеяния, который измеряет, как частицы света, или фотоны, рассеиваются при попадании на материал. Когда поляризованные фотоны взаимодействуют с частицей, такой как CGM, которая также вращается, знак спина фотонов будет меняться в ответ более отчетливо, чем если бы они взаимодействовали с другими типами мод.

Двухосное управление спиновым кубитом в реальном времени

Международное сотрудничество под руководством ученых из Института Нильса Бора (NBI) Копенгагенского университета продемонстрировало метод, который позволяет использовать шум для обработки квантовой информации. В результате производительность фундаментальной квантовой вычислительной единицы информации — кубита — увеличивается на 700%. Эти результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Для ускорения были использованы программируемая пользователем вентильная матрица и машинное обучение. Идея в том, чтобы проводить измерения и анализ в одном и том же микропроцессоре, который настраивает систему в реальном времени. В противном случае схема не будет достаточно быстрой для приложений квантовых вычислений.

Прямое наблюдение расщепления альтермагнитных зон в тонких пленках CrSb

В сотрудничестве с группой теоретиков под руководством профессора Хайро Синовой и доктора Либора Шмейкала физик-экспериментатор доктор Сонка Реймерс и ее коллеги из лаборатории профессора Матиаса Кляуи в Институте физики Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) продемонстрировали альтермагнитное расщепление электронных зон, связанных со спиновой поляризацией в CrSb. «Масштаб этого явления, наблюдаемого в хорошем проводнике и при комнатной температуре, является необычайным и многообещающим с точки зрения электронного применения альтермагнетиков», — сказал профессор Мартин Журдан, координатор исследования, недавно опубликованного в журнале Nature Communications.

Спин-селективное управление угловой дисперсией в диэлектрических метаповерхностях для многоканальных метаголографических дисплеев

Учёные из Университета науки и технологий Пхохана (POSTECH) использовали метаповерхности для изготовления зависимых от угла голограмм с множеством функций. Эта технология позволяет голограммам отображать несколько изображений в зависимости от угла обзора наблюдателя. Результаты были опубликованы в журнале Nano Letters. В ходе экспериментов метаповерхность генерировала четкие трехмерные голографические изображения под углами +35° и -35° для левой круговой поляризации. Голографический дисплей продемонстрировал широкий угол обзора 70° (±35°), что позволяет наблюдателям воспринимать трехмерную голограмму с разных сторон.