Ученые связывают магнетизм со сверхпроводимостью

В недавнем исследовании ученые создали миниатюрную сверхпроводящую микросхему, которая связывает квантовые волны магнитных спинов, называемых магнонами, с фотонами эквивалентной энергии.

Квантовые вычисления обещают революционизировать способы, которыми ученые могут обрабатывать и оперировать информацией. Физические и материальные основы квантовых технологий все еще изучаются, и исследователи продолжают искать новые способы манипулирования информацией и ее обмена на квантовом уровне.

Магнетизм и сверхпроводимость 

В недавнем исследовании ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США создали миниатюрную сверхпроводящую схему на основе микросхемы, которая связывает квантовые волны магнитных спинов, называемых магнонами, с фотонами эквивалентной энергии.

Благодаря разработке этого подхода «на кристалле», который сочетает в себе магнетизм и сверхпроводимость для управления квантовой информацией, это фундаментальное открытие может помочь заложить основу для будущих достижений в квантовых вычислениях.

Магноны возникают в магнитоупорядоченных системах как возбуждения внутри магнитного материала, которые вызывают колебания направлений намагничивания у каждого атома в материале — явление, называемое спиновой волной.

«Вы можете думать об этом, как о наличии множества игл компаса, которые все магнитно связаны между собой», — говорят исследователи. «Если вы ударите по одному в определенном направлении, это вызовет волну, которая распространяется через остальных».

Магноны могут рассматриваться так же, как фотоны света — как волны и частицы. «Электромагнитная волна, представленная фотоном, эквивалентна спиновой волне, представленной магноном, — они являются аналогами друг друга».

Поскольку фотоны и магноны имеют такие близкие отношения друг с другом, и оба содержат компонент магнитного поля, ученые искали способ соединить их вместе. Магноны и фотоны «общаются» друг с другом через сверхпроводящий микроволновый резонатор, который переносит микроволновые фотоны с энергией, идентичной энергии магнонов в магнитных системах, которые могут быть связаны с ним.

Использование сверхпроводящего резонатора с копланарной геометрией оказалось эффективным, поскольку оно позволило исследователям передавать микроволновый ток с низкими потерями. Кроме того, это также позволило им определить частоту фотонов для связи с магнонами.

«Сопрягая правильную длину резонатора с правильной энергией наших магнонов и фотонов, мы по сути создаем своего рода эхо-камеру для энергии и квантовой информации. Возбуждения остаются в резонаторе гораздо дольше, и когда речь идет о квантовых вычислениях, это те драгоценные моменты, в течение которых мы можем выполнять операции».

Поскольку размеры резонатора определяют частоту микроволнового фотона, магнитные поля необходимы для настройки магнона для его согласования.

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

«Вы можете думать об этом как о настройке гитары или скрипки», — говорят исследователи. «Длина вашей струны — в данном случае наш резонатор фотонов — фиксирована. Независимо от магнонов мы можем настроить инструмент, отрегулировав приложенное магнитное поле, что аналогично изменению величины натяжения струны».

В конечном счете, комбинация сверхпроводящей и магнитной систем обеспечивает точное соединение и разделение магнона и фотона, предоставляя возможности для управления квантовой информацией. опубликовано econet.ru  

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet