u0420u043eu0441u0441u0438u0439u0441u043au0438u0439 u0442u0435u0445u043du0438u0447u0435u0441u043au0438u0439 u0443u043du0438u0432u0435u0440u0441u0438u0442u0435u0442; u043fu0435u0440u0432u044bu0439 u0432u0443u0437 u0432 u0441u0442u0440u0430u043du0435, u043fu043eu043bu0443u0447u0438u0432u0448u0438u0439 u0441u0442u0430u0442u0443u0441 u00abu041du0430u0446u0438u043eu043du0430u043bu044cu043du043eu0433u043e u0438u0441u0441u043bu0435u0434u043eu0432u0430u0442u0435u043bu044cu0441u043au043eu0433u043e u0442u0435u0445u043du043eu043bu043eu0433u0438u0447u0435u0441u043au043eu0433u043e u0443u043du0438u0432u0435u0440u0441u0438u0442u0435u0442u0430u00bb. u0421u0435u0433u043eu0434u043du044f u0432 u0441u043eu0441u0442u0430u0432 u041du0418u0422u0423 u00abu041cu0418u0421u0438u0421u00bb u0432u0445u043eu0434u044fu0442 9 u0438u043du0441u0442u0438u0442u0443u0442u043eu0432 u0438 6 u0444u0438u043bu0438u0430u043bu043eu0432, 4 u0438u0437 u043au043eu0442u043eu0440u044bu0445 u0440u0430u0431u043eu0442u0430u044eu0442 u0432 u0420u043eu0441u0441u0438u0438 u0438 2 u0437u0430 u0440u0443u0431u0435u0436u043eu043c
«,»sameAs»:[]}]}
AB-NEWS —
Физики заставили фотоны дружить с магнонами
Коллектив ученых из МФТИ и МИСиС разработал и протестировал новую платформу для реализации сверхсильной фотон-магнонной связи. Систему сделали из тонкопленочных гетероструктур на кристалле кремния.
Новости вузов РоссииКвантовая физикаОптика и фотоника
Автор: МИСиС
Дата 22.06.2021
0 208
Поделитесь страницей с друзьями!
Коллектив ученых из МФТИ и МИСиС разработал и протестировал новую платформу для реализации сверхсильной фотон-магнонной связи. Систему сделали из тонкопленочных гетероструктур на кристалле кремния. Это открытие решает проблему, над которой исследовательские группы в разных странах бились последний десяток лет, и дает доступ к новым возможностям в реализации квантовых технологий. Научная статья опубликована в журнале Science Advances.
В последнее десятилетие наблюдается серьезный прогресс в разработке искусственных квантовых систем. Ученые исследуют различные платформы, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.
Следующий важный шаг в квантовой индустрии требует эффективного метода обмена информацией между квантовыми системами на разных платформах для использования преимуществ каждой. Например, разрабатываются гибридные системы на основе коллективных спиновых возбуждений, или магнонов.
В них магноны должны взаимодействовать с фотонами, электромагнитными колебаниями. Основным сдерживающим фактором для развития подобных систем является принципиально слабая связь между фотонами и магнонами. Фотоны — это квантовые электромагнитные колебания, стоячая электромагнитная волна, запертая в резонаторе.
Магноны — коллективные спиновые возбуждения, или магнитные колебания. Они разного размера, и у них разные законы дисперсии. Здесь можно привести для аналогии всем известных слона и моську — разница в размерах в сотню раз делает взаимодействие очень сложным.
Ученым из МФТИ совместно с коллегами удалось создать систему, в которой реализовано сверхсильное фотон-магнонное взаимодействие.
Василий Столяров, заместитель заведующего лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ: «Мы сделали две подсистемы. В одной, представляющей собой сэндвич из тонких «пленок сверхпроводник / диэлектрик / сверхпроводник», фазовая скорость фотонов значимо снижается. В другой, также являющейся сэндвичем «сверхпроводник / ферромагнетик / сверхпроводник», сверхпроводящая близость на обеих границах раздела увеличивает коллективные собственные частоты спина. Высокие характеристики связи достигаются за счет подавления фазовой скорости фотона в электромагнитной подсистеме».
Монтирование сверхпроводящего чипа на плату. Фотограф — Андрей Змеев, пресс-служба МФТИ
Игорь Головчанский, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ, руководитель лаборатории криоэлектронных систем НИТУ МИСиС, поясняет: «Фотоны очень плохо взаимодействуют с магнонами. Нам удалось сделать такую систему, в которой эти два вида возбуждений взаимодействуют очень сильно. Мы с помощью сверхпроводников существенно уменьшили электромагнитный резонатор. Это позволило в сотню раз снизить фазовую скорость фотонов, и взаимодействие кратно увеличилось».
Это открытие ускорит реализацию гибридных квантовых систем, а также откроет новые возможности в сверхпроводящей спинтронике и магнонике
В работе, кроме сотрудников лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ, принимали участие ученые из МИСиС, Всероссийского НИИ автоматики им. Н. Л. Духова, Института физики твердого тела РАН, Института ядерной физики им. Д. В. Скобельцына, Университета Глазго (Соединенное Королевство), Университета Твенте (Нидерланды) и Технологического института Карлсруэ (Германия).
Работа поддержана Министерством науки и высшего образования РФ и Российским научным фондом.
Источник: