Interacciones sintonizadas fotón-magnón. El dispositivo del equipo está en el centro. La flecha indica la dirección de excitación del espín para magnones. La cubierta violácea representa las medidas de reflectancia. Las líneas más oscuras separadas en cada lado que se cruzan en la parte superior indican un fuerte acoplamiento sintonizable fotón-magnón. Crédito:Laboratorio Nacional Argonne
Trabajando con teóricos en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago, Los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han logrado un control científico que es el primero en su tipo. Demostraron un enfoque novedoso que permite el control en tiempo real de las interacciones entre fotones de microondas y magnones, potencialmente conduciendo a avances en dispositivos electrónicos y procesamiento de señales cuánticas.
Los fotones de microondas son partículas elementales que forman las ondas electromagnéticas que utilizamos para las comunicaciones inalámbricas. Por otra parte, Los magnones son las partículas elementales que forman lo que los científicos llaman "ondas de espín", perturbaciones en forma de ondas en una matriz ordenada de espines microscópicos alineados que pueden ocurrir en ciertos materiales magnéticos.
La interacción microondas fotón-magnón ha surgido en los últimos años como una plataforma prometedora para el procesamiento de información tanto clásico como cuántico. Todavía, esta interacción había resultado imposible de manipular en tiempo real, hasta ahora.
"Antes de nuestro descubrimiento, Controlar la interacción fotón-magnón fue como disparar una flecha al aire, "dijo Xufeng Zhang, un científico asistente en el Centro de Materiales a Nanoescala, una instalación para usuarios del DOE en Argonne, y el autor correspondiente de este trabajo. "Uno no tiene ningún control sobre esa flecha una vez en vuelo".
El descubrimiento del equipo ha cambiado eso. "Ahora, es más como volar un dron, donde podamos guiar y controlar su vuelo electrónicamente, "dijo Zhang.
Por ingeniería inteligente, el equipo emplea una señal eléctrica para alterar periódicamente la frecuencia vibratoria magnon y así inducir una interacción magnón-fotón efectiva. El resultado es el primer dispositivo magnónico de microondas con capacidad de sintonización bajo demanda.
El dispositivo del equipo puede controlar la fuerza de la interacción fotón-magnón en cualquier punto mientras la información se transfiere entre fotones y magnones. Incluso puede activar y desactivar completamente la interacción. Con esta capacidad de ajuste, los científicos pueden procesar y manipular la información de formas que superan con creces los dispositivos magnónicos híbridos actuales.
"Los investigadores han estado buscando una forma de controlar esta interacción durante los últimos años, "señaló Zhang. El descubrimiento del equipo abre una nueva dirección para el procesamiento de señales basado en magnon y debería conducir a dispositivos electrónicos con nuevas capacidades. También puede permitir aplicaciones importantes para el procesamiento de señales cuánticas, donde las interacciones microondas-magnónicas se están explorando como un candidato prometedor para transferir información entre diferentes sistemas cuánticos.
La Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del DOE apoyó esta investigación, que fue publicado en Cartas de revisión física .
