阿尔贡国家实验室 调谐光子-磁振子相互作用
团队的设备在中间
箭头表示磁振子的自旋激发方向
略带紫色的裹尸布代表反射测量
在顶部相交的每一侧上分开的较暗的线表示可调的强光子-磁振子耦合
学分:阿尔贡国家实验室 美国科学家与芝加哥大学普利兹克分子工程学院的理论家合作
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能源部阿贡国家实验室已经实现了科学控制，这在同类中尚属首次
他们展示了一种新的方法，可以实时控制微波光子和磁振子之间的相互作用，这有可能导致电子器件和量子信号处理的进步
微波光子是构成我们用于无线通信的电磁波的基本粒子
另一方面，磁振子是形成科学家称之为“自旋波”的基本粒子——在某些磁性材料中可能出现的有序排列的微观自旋中的类似波的扰动
微波光子-磁振子相互作用是近年来出现的一种很有前途的经典和量子信息处理平台
然而，这种互动被证明是不可能实时操纵的，直到现在
“在我们发现之前，控制光子-磁振子的相互作用就像向空中射出一支箭，”张旭峰说，他是纳米材料中心的助理科学家，也是这项工作的相应作者
“一个人在飞行中根本无法控制那支箭
" 这个团队的发现改变了这一点
“现在，它更像是一架无人机，我们可以通过电子方式引导和控制它的飞行，”张说
通过智能工程，该团队使用电信号来周期性地改变磁振子振动频率，从而诱导有效的磁振子-光子相互作用
其结果是有史以来第一个可按需调谐的微波磁振子
该团队的设备可以在光子和磁振子之间传递信息的任何时候控制光子-磁振子相互作用的强度
它甚至可以完全打开和关闭交互
有了这种调谐能力，科学家们能够以远远超过当今混合磁振子设备的方式处理和操纵信息
“过去几年来，研究人员一直在寻找控制这种相互作用的方法，”张指出
该团队的发现为基于磁振子的信号处理开辟了一个新的方向，并应该会带来具有新功能的电子设备
它还可以在量子信号处理方面实现重要的应用，在量子信号处理中，微波-磁振子相互作用被探索为在不同的量子系统之间传递信息的一个有前途的候选者
能源部基础能源科学办公室支持这项发表在《物理评论快报》上的研究
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