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科学家首次证明通过超导体可控制磁体自旋波

2023/10/28 15:11:37 来源:IT之家 作者:故渊 责编:故渊

IT之家 10 月 28 日消息,量子物理学家首次证明,在超导环境下有可能控制和操纵芯片上的自旋波(spin waves),为磁体和超导体之间相互作用提供了新见解。

这项技术未来如果可以商用,可以在节能信息技术或量子计算机中,替代现有的连接部件,进一步提高电子产品性能。

IT之家注:自旋波是序磁性 (铁磁、亚铁磁、反铁磁) 体中相互作用的自旋体系由于各种激发作用引起的集体运动。

在量子力学中,自旋(英语:Spin)是粒子所具有的内禀性质,其运算规则类似于经典力学的角动量,并因此产生一个磁场。

这项突破性研究发表在《科学》期刊上。

理论预测金属电极可以控制自旋波,但物理学家到目前为止在实验中几乎没有看到这种效应。量子纳米科学系副教授 Toeno van der Sar 表示:

我们研究团队的突破在于,我们证明,如果使用超导电极,我们确实可以正确控制自旋波。

它的工作原理如下:自旋波产生磁场,进而在超导体中产生超电流。该超电流充当自旋波的镜子:超导电极将磁场反射回自旋波。超导镜会导致自旋波上下移动得更慢,这使得波更容易控制。

研究者 Michael Borst 表示:

当自旋波通过超导电极时,它们的波长完全改变了!通过稍微改变电极的温度,我们可以非常准确地调整变化的幅度。

der Sar 表示:

我们从被称为地球上最好的磁铁的钇铁石榴石 (YIG) 薄磁性层开始。在其顶部,我们放置了一个超导电极和另一个电极来感应自旋波。通过冷却到 -268 度,我们让电极进入超导状态。

随着温度变冷,自旋波变得越来越慢。这为我们提供了操纵自旋波的独特方法;我们可以偏转它们,反射它们,使它们共振等等。但它也给了我们对超导体特性的巨大新见解。

IT之家在此附上参考地址:M. Borst, P. H. Vree, A. Lowther, A. Teepe, S. Kurdi, I. Bertelli, B. G. Simon, Y. M. Blanter, T. van der Sar. Observation and control of hybrid spin-wave–Meissner-current transport modesScience, 2023; 382 (6669): 430 DOI: 10.1126/science.adj7576

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关键词:超导体科学科普

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