`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонід Бараш

Физики передали спиновую информацию через сверхпроводник

0 
 

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) Джона А. Полсона сделали открытие, которое могло бы заложить основу для квантовых сверхпроводящих устройств. Их достижение решает одну из основных проблем в области квантовых вычислений: как передавать спиновую информацию через сверхпроводящие материалы.

Каждое электронное устройство – от суперкомпьютеров до посудомоечной машины – работает путем управления потоком электронов. Но электроны могут нести больше информации, чем просто заряд, - электроны также имеют спин.

Целая область прикладной физики, называемая спинтроникой, фокусируется на том, как использовать и измерять спин электрона и строить спиновые эквиваленты электронных вентилей и схем.

Используя сверхпроводящие материалы, через которые электроны могут двигаться без потери энергии, физики надеются построить квантовые устройства, которые требуют значительно меньше энергии. Но есть одна проблема.

В соответствии с фундаментальным свойством сверхпроводимости, сверхпроводники не могут передавать спин. Любые электронные пары, которые текут через сверхпроводник, будут иметь суммарный спин равный нулю.

В работе, опубликованной в Nature Physics, исследователи из Гарварда описали способ передавать спиновую информацию через сверхпроводящие материалы.

«Теперь у нас есть способ контролировать спин передаваемых электронов в простых сверхпроводящих устройствах», - сказал Амир Якоби (Amir Yacoby), профессор физики в SEAS и старший автор статьи.

Легко думать о сверхпроводниках как автобане для частиц, но лучшая аналогия была бы колея от автомобиля, по которой только спаренные электроны могут двигаться без сопротивления.

Эти пары называются куперовскими, и они взаимодействуют очень специфическим образом. Если импульс пары является симметричным, то спины электронов пары должны быть антисимметричным – например, один отрицательный и один положительный для суммарного нулевого спина. Когда они путешествуют через обычный сверхпроводник, импульс куперовских пар должен быть равен нулю и их орбита совершенно симметрична.

Но если вы можете изменить импульс и сделать его асимметричным – наклонить в одном направлении – то спины электронов могут быть симметричными. Чтобы сделать это, вам нужна помощь какой-нибудь экзотической (она же странная) физики.

Сверхпроводящие материалы могут передавать свои свойства несверхпроводящим материалам просто находясь в непосредственной близости к ним. Используя этот принцип, исследователи построили сверхпроводящий сандвич со сверхпроводниками на внешних сторонах и теллуридом ртути в середине. Атомы теллурида ртути настолько тяжелы и электроны в них движутся так быстро, что начинают проявляться релятивистские эффекты.

«Поскольку атомы так тяжелы, находятся электроны, которые занимают высокоскоростные орбиты, - сказала Хечень Рень (Hechen Ren), соавтор исследования и аспирант SEAS. - Когда электрон движется так быстро, его электрическое поле превращается в магнитное поле, которое взаимодействует со спином электрона. Это магнитное поле взаимодействует со спином и сообщает одному спину более высокую энергию, чем другому».

Так что когда куперовские пары проникают в этот материал, их спины начинают вращаться.

«Куперовские пары проникают в теллурид ртути, подвергаются сильному спин-орбитальному взаимодействию и начинают взаимодействовать по-другому, - сказала Рень. - Однородная пара с нулевым импульсом и нулевой суммарным спином по-прежнему существует, но теперь есть и вид пар, который обладает импульсом, нарушая симметрию орбиты. Наиболее важной частью этого процесса является то, что спин теперь может принимать не только нулевое значение».

Команда могла измерять спин в разных точках по мере того как электронные волны перемещались через материал. С помощью внешнего магнита исследователи могли регулировать суммарный спин пар.

«Это открытие сулит новые возможности для хранения квантовой информации. Это открытие обеспечивает также новые возможности для изучения природы сверхпроводимости в новых квантовых материалах», - сказал Якоби.

Физики передали спиновую информацию через сверхпроводник

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT