阿尔贡国家实验室的贾里德·萨格夫 阿尔贡的研究人员在交换耦合磁性薄膜双层中发现了一个用磁振子进行相干信息转导的新平台
结果显示了自旋电子学和量子应用的基础物理和器件潜力的新见解
学分:阿尔贡国家实验室 像同步吹动的风扇一样，某些磁性材料可以展现有趣的能量特性
为了找到传输和处理信息的新方法，科学家们已经开始探索电子和磁性自旋的行为，特别是它们作为信息载体的共振激发
在某些情况下，研究人员发现了新的现象，这些现象可能最终有助于为自旋电子学和量子应用创造新的设备
在美国大学领导的一项新研究中
S
美国能源部阿贡国家实验室的研究人员发现了一种新的方法，通过这种方法，两种不同薄膜中的磁自旋激发可以通过它们的公共界面相互强耦合
这种动态耦合代表了一种混合系统，越来越受到对量子信息系统感兴趣的科学家的关注
阿贡博士后研究员、第一作者李逸说:“思考这个问题的一种方式是，好像有两对质量附着在弹簧上。”
“我们知道，当从外部撞击时，与弹簧相连的每个质量都会周期性振荡
但是如果我们用第三个弹簧连接两个质量，那么一个质量的振荡也会引发另一个质量的振荡，可以用来在弹簧之间交换信息
这里，第三弹簧的作用由两个磁性层之间的界面交换耦合来发挥
" 通过一些智能工程，研究人员可以将两层磁性自旋(即“质量”)的自由振荡频率设置为相同，在这种情况下它们最容易耦合
此外，他们表明这两个系统可以“强”耦合，这种状态对于保持相干性很重要，并可能激发量子信息的应用
除了强耦合状态之外，研究人员还在磁性双层中发现了另一种新的效应，这种效应对它们激发的相干性有影响:一侧可以向另一侧注入能量，称为自旋电流
关于新的动态耦合，一个引人注目的有趣行为涉及磁性材料两层之间的能量交换
根据伊利诺伊大学材料科学家和研究作者阿克塞尔·霍夫曼的说法，每一层都有一个特定的时间长度，磁化动力学通常会独立持续
然而，随着将自旋推向特定方向的自旋电流的引入，可以有足够的能量被转移，使得磁化动力学在一个层中持续相当长的时间
霍夫曼说:“我们知道存在一种刚性耦合，但事实是另一种动态耦合也很重要——而且足够重要，因此我们不能忽视它。”
“对于量子信息系统来说，这个游戏的名字是获取一些激励，并以某种方式操纵它，或者将它转换成另一种激励，这正是我们在这里所做工作的核心
" “有一个内在的磁相互作用，耦合这两个层，”李补充说
“我们可以施加一个磁场，然后我们就可以确定这两层是同相还是异相泵浦
这种受控的相互作用原则上就是人们在量子信息处理中所做的事情
" 根据霍夫曼的说法，实验从识别研究人员知道耦合在一起的两个磁系统开始
通过寻求使耦合尽可能强，与材料中的单个激发相比，研究人员能够看到自旋泵能量转移是如何发生的额外细节
基于这项研究的一篇论文，“强耦合磁振子-磁振子混合系统中的相干自旋泵”，发表在3月17日的《物理评论快报》上
该研究的其他作者包括阿尔贡的章志直、乔纳森·吉本斯、约翰·皮尔森、瓦伦丁·诺沃萨德和张巍 ；国家标准和技术研究所的保罗·哈尼、马克·斯蒂尔斯和维韦克·阿明；哥伦比亚大学的曹伟和威廉·拜利；韦恩州立大学的约瑟夫·斯克勒纳
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
