Un equipo de científicos de NUST MISIS y MIPT ha desarrollado y probado una nueva plataforma para la realización del acoplamiento ultrafuerte de fotón a magnón. El sistema propuesto está en chip y se basa en heteroestructuras de película delgada con superconductores, Capas ferromagnéticas y aislantes. Este descubrimiento resuelve un problema que ha estado en la agenda de equipos de investigación de diferentes países durante los últimos 10 años, y abre nuevas oportunidades en la implementación de tecnologías cuánticas. El estudio fue publicado en la revista altamente calificada Avances científicos.

La última década ha sido testigo de un progreso significativo en el desarrollo de sistemas cuánticos artificiales. Los científicos están explorando diferentes plataformas, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. El siguiente paso crítico para el avance de la industria cuántica requiere un método eficiente de intercambio de información entre sistemas híbridos de plataforma que podrían beneficiarse de distintas plataformas. Por ejemplo, sistemas híbridos basados ​​en excitaciones de espín colectivas, o magnones, están siendo desarrollados. En tales sistemas, los magnones deben interactuar con los fotones, ondas electromagnéticas estacionarias atrapadas en un resonador. El principal factor limitante para el desarrollo de tales sistemas es la interacción fundamentalmente débil entre fotones y magnones. Son de diferentes tamaños, y seguir diferentes leyes de dispersión. Esta diferencia de tamaño de cien veces o más complica considerablemente la interacción.

Científicos de MIPT, junto con sus compañeros, logró crear un sistema con lo que se llama acoplamiento ultrafuerte de fotón a magnón.

Vasily Stolyarov, subdirector del Laboratorio MIPT de Fenómenos Topológicos Cuánticos en Sistemas Superconductores, comentó, "Creamos dos subsistemas. En uno, ser un sándwich de películas delgadas superconductores / aislantes / superconductores, los fotones se ralentizan, su velocidad de fase se reduce. En otro que también es un sándwich de películas delgadas superconductoras / ferromagnéticas / superconductoras, La proximidad superconductora en ambas interfaces mejora las frecuencias propias de espín colectivo. El acoplamiento ultrafuerte de fotón a magnón se logra gracias a la velocidad de fase de fotón suprimida en el subsistema electromagnético ".

Igor Golovchanskiy, investigador líder, investigador senior del Laboratorio MIPT de Fenómenos Topológicos Cuánticos en Sistemas Superconductores, jefe del Laboratorio de Sistemas Electrónicos Criogénicos NUST MISIS, explicado, "Los fotones interactúan muy débilmente con los magnones. Logramos crear un sistema en el que estos dos tipos de excitaciones interactúan muy fuertemente. Con la ayuda de superconductores, hemos reducido significativamente el resonador electromagnético. Esto resultó en una reducción de cien veces la velocidad de fase de los fotones, y su interacción con magnones aumentó varias veces ".

Este descubrimiento acelerará la implementación de sistemas cuánticos híbridos, así como abrir nuevas posibilidades en espintrónica superconductora y magnónica.