Спиновые волны в магнитах, способные передавать информацию, могут стать альтернативой современной электронике. Ученые годами ищут пути эффективного контроля спиновых волн. Исследование нидерландских физиков позволяет лучше понять взаимодействие сверхпроводников и магнитов. Оно доказывает возможность управления спиновыми волнами на чипе при помощи сверхпроводников.
Как предсказывает теория, металлические электроды способны обеспечить контроль спиновых волн, но до сих пор физики крайне редко могли наблюдать этот эффект в эксперименте. «Прорыв нашей исследовательской команды в том, что мы действительно получаем полноценный контроль над спиновыми волнами, если используем сверхпроводящий электрод», — сказал Тоено ван дер Сар, исследователь из Технического университета Делфта.
Когда спиновая волна создает магнитное поле, оно, в свою очередь, генерирует сверхток в сверхпроводнике, пишет Phys.org. Сверхток выполняет роль зеркала для спиновой волны. Сверхпроводящий электрод отражает магнитное поле обратно, заставляя спиновую волну двигаться вверх и вниз медленнее, что облегчает ее управление.
«Когда спиновые волны проходят под сверхпроводящим электродом, оказывается, что их длина волны полностью меняется. Слегка корректируя температуру электрода, можно с большой точностью настроить магнитуду этих изменений», — сказал ван дер Сар.
Для проверки своей гипотезы ученые разместили поверх тонкого магнитного слоя железо-иттриевого граната (ЖИГ), лучшего на Земле магнита, сверхпроводящий электрод и еще один для возбуждения спиновых волн. Охладив устройство до -268 градусов, они привели электрод в сверхпроводящее состояние. По мере охлаждения спиновые волны все больше замедлялись, позволяя манипулировать собой и раскрывая ученым свойства сверхпроводников.
«Теперь мы можем разрабатывать устройства на основе спиновых волн и сверхпроводников, которые дают мало тепла и световых волн, — сказал ванн дер Сар. — Представьте себе спинтронную версию частотных фильтров или резонаторов, компонентов, которые можно найти в электронных цепях сотовых телефонов, например. Или цепей, служащих транзисторами или соединителями между кубитами в квантовом компьютере».
Команда исследователей из Академии наук Китая доложила в прошлом году о серьезном прогрессе в квантовых вычислениях. Они провели успешную инициализацию, когерентный контроль квантовых состояний и вывод данных о спинах при комнатной температуре при помощи выращенных в растворе квантовых точек. Прежде такой подход считался возможным только теоретически.
