Kvantoví fyzici z Technické univerzity v Delftu (Nizozemí) poprvé ukázali, že je možné manipulovat se spinovými vlnami na čipu pomocí supravodičů.
Spinové vlny (magnony), tedy kvazičástice převracející při svém šíření spiny, se dají využívat k přenosu informací s mnohem menšími energetickými ztrátami než při pohybu elektrického náboje. Mohly by se proto stát základem elektroniky nové generace.
Z teoretického popisu/modelu spinových vln plyne, že by je mělo jít ovládat pomocí kovových elektrod , ale fyzikové až dosud takové efekty v experimentech téměř nepozorovali. „Průlomem našeho výzkumného týmu je, že jsme ukázali, že to je možné, pokud použijeme supravodivou elektrodu,“ uvádí spoluautor nové studie Toeno van der Sar.
Jev má fungovat následujícím způsobem: Spinová vlna generuje magnetické pole, které následně vytváří v supravodiči proud. Ten se pak pro spinovou vlnu chová jako zrcadlo. Supravodivá elektroda odráží magnetické pole zpět ke spinové vlně. Supravodivé „zrcadlo“ způsobuje, že se spinové vlny pohybují nahoru a dolů pomaleji, což umožňuje jejich snadné ovládání. Hlavní autor experimentu Michael Borst k tomu dodává: „Když spinové vlny procházejí pod supravodivou elektrodou, ukazuje se, že se zcela mění jejich vlnová délka. A mírnou změnou teploty elektrody můžeme velikost této změny velmi přesně vyladit.“ (Poznámka PH: Subjektivně to bohužel není zcela srozumitelné…)
Vědci začali s tenkou vrstvou syntetického magnetu ze železa a yttria. Na ni položili supravodivou elektrodu a další elektrodu pro indukci spinových vln. Ochlazením na -268 °C pak elektrodu dostali do supravodivého stavu. Spolu s poklesem teploty se dalo pozorovat i zpomalování spinových vln. Vědci zobrazovali spinové vlny měřením jejich magnetického pole pomocí unikátního senzoru – elektronů v diamantu. Příslušná laboratoř patří k průkopníkům této zobrazovací techniky…
M. Borst et al, Observation and control of hybrid spin-wave–Meissner-current transport modes, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adj7576
Zdroj: Delft University of Technology / Phys.org