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通过伪自旋磁振子在反铁磁体中进行信息传输

慕尼黑工业大学,巴伐利亚科学人文学院的Walther-Meissner研究所以及特隆赫姆的挪威科技大学的一组研究人员发现了一种控制量化自旋波激发的自旋的激动方法在反铁磁绝缘子中。

基本粒子带有一个固有的角动量,称为自旋。对于电子,自旋相对于量化轴只能采用两个特定的值,让我们将其表示为自旋向上和自旋向下的电子。电子自旋的内在二值性是物理学中许多引人入胜的效应的核心。

在当今的信息技术中,电子的自旋和相关的磁动量被用于信息存储和磁盘,磁带等磁性介质的读取应用中。

反铁磁体:磁数据存储中的未来之星?

存储介质和读数传感器都使用铁磁排序的材料,其中所有磁矩平行排列。但是,这些时刻可能以更复杂的方式定向。在反铁磁体(铁磁体的拮抗剂)中,相邻力矩以反平行的方式排列。尽管这些系统从外部看起来是“非磁性的”,但它们因其对外部磁场的鲁棒性和更快的控制而备受关注。因此,它们被认为是磁存储和非常规计算应用中的新成员。

在这种情况下,一个重要的问题是,是否以及如何在反铁磁体中传输和检测信息。慕尼黑技术大学,瓦尔特-迈斯纳研究所和特隆赫姆的挪威科技大学的研究人员在这方面研究了反铁磁绝缘子赤铁矿。

在该系统中,不存在电荷载流子,因此,它是研究新颖应用的一个特别有趣的试验台,其中新颖的应用旨在通过有限的电阻避免耗散。科学家发现了反铁磁激发传输所特有的新效应,这为反铁磁信息处理开辟了新的可能性。

释放反铁磁体中的伪自旋

该项目的首席研究员Matthias Althammer博士对这种效应进行了如下描述:“在反铁磁相中,相邻的自旋以反平行的方式排列。但是,存在被称为磁振子的量化激发。这些激发携带着在其自旋中编码的信息。由于反铁磁体中存在两个反并联耦合的自旋物种,因此激发具有复杂的性质,但是其性质可以转化为有效的自旋,即伪自旋,我们可以通过实验证明我们可以操纵伪自旋及其在磁场中的传播。”

特隆赫姆市NTNU的首席理论家Akashdeep Kamra博士补充说:“将反铁磁体的激励映射到伪自旋上可以实现理解和强大的方法,这已成为处理电子系统中传输现象的关键基础。 ,这使我们能够以更简单的方式描述系统的动力学,但仍保持对系统的完整定量描述,最重要的是,实验为伪旋转提供了概念验证,伪旋转这一概念密切相关对于基本量子力学。”

释放反铁磁马农的全部潜力

反铁磁绝缘体中的磁振子自旋动力学的第一个实验演示不仅证实了反铁磁石中的磁振子输运的理论推测,而且为扩展向丰富的电子启发现象提供了实验平台。

“我们也许能够实现令人着迷的新事物,例如反铁磁材料中拓扑绝缘体的磁振子类似物”,慕尼黑工业大学Walther-Meissner研究所所长,技术物理教授(E23)的Rudolf Gross指出。慕尼黑量子科学与技术中心(MCQST)卓越集群的联合发言人。“我们的工作为基于反铁磁体中的磁振子的量子应用提供了令人兴奋的视角”

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