2020年9月9日
来自MIPT和俄罗斯量子中心的物理学家，由SaraTov State University和密歇根技术大学的同事加入，已经证明了通过短的激光脉冲控制纳米结构铋铁石榴石薄膜中的旋转波的新方法。介绍纳米字母，该解决方案具有在节能信息传递和基于旋转量子计算中的应用的潜力。
粒子的自旋是它的固有角动量，它总是有方向的。在磁化材料中，自旋都指向一个欧洲杯足球竞彩方向。这种磁序的局部破坏伴随着自旋波的传播，自旋波的量子被称为马格纳子。
与电流不同，旋转波传播不涉及物质的转移。结果，使用搅拌器而不是电子传输信息导致更小的热损失。可以在旋转波的相位或幅度中编码数据并通过波干扰或非线性效应进行处理。
基于magnon的简单逻辑组件已经可以作为示例设备使用。然而，实施这项新技术的挑战之一是需要控制某些自旋波参数。在许多方面，用光学方法激发马格纳子比用其他方法更方便，最近发表在《纳米快报》(Nano Letters)上的一篇论文提出了其中的一个优点。
研究人员在纳米结构铋铁石榴石中激发旋转波。即使没有纳米透明理由，那种材料也具有独特的洋光磁性。其特征在于低磁衰减，使得隆起即使在室温下也可以在大距离上传播。它在近红外范围内也具有高度光学透明的，并且具有高脉冲常数。
该研究中使用的薄膜具有精细结构：具有在顶部上形成的一维光栅的平滑下层，具有450纳米时段（图1）。该几何体使得具有具有非常特异性的旋转分布的振值激发，这是不可改性的薄膜不可能的。
为了激发磁化进动，研究小组使用了线偏振泵浦激光脉冲，其特性影响了自旋动力学和产生的自旋波的类型。重要的是，波激发是由光磁效应而不是热效应引起的。
研究人员依靠250飞秒的探测脉冲来跟踪样本的状态并提取自旋波特征。一个探测脉冲可以被定向到样品上的任何点，相对于泵脉冲具有所需的延迟。这就产生了关于给定点磁化动力学的信息，可以通过处理这些信息来确定自旋波的频谱频率、类型和其他参数。
与以前可用的方法不同，通过改变激发器的激光脉冲的若干参数，可以通过改变若干参数来控制产生的波。除此之外，纳米结构薄膜的几何形状允许激励中心尺寸约为10纳米的斑点。纳米模式还可以产生多种不同类型的旋转波。激光脉冲的入射角，波长和偏振使得样品的波导模式的谐振激发，其由纳米结构特性确定，因此可以控制激发的旋转波的类型。对于与光学激发相关的每个特性可以独立地变化以产生所需效果。
“纳米光子学在超快磁性领域开辟了新的可能性，”该研究的合著者、麻省理工学院磁异质结构和自旋电子学实验室负责人亚历山大·切尔诺夫说。“实际应用的创造将取决于能否超越亚微米尺度，提高操作速度和多任务处理能力。我们已经展示了一种克服这些限制的方法，即对磁性材料进行纳米结构。我们成功地将光定位在几十纳米宽的点上，并有效地激发了不同阶的驻自旋波。这种类型的自旋波使设备能够在高频率下工作，最高可达太赫兹范围。”
本文通过短的激光脉冲在铋铁石榴石的专门设计的纳米透明薄膜中，通过短的激光脉冲，通过短的激光脉冲在光学激发下控制旋转动力学的提高发射效率和能力。它为基于相干旋转振荡的磁数据处理和量子计算开辟了新的前景。
这项研究得到了俄罗斯科学和高等教育部的支持。欧洲杯线上买球
来源：https://mipt.ru/english/