Dzięki temu odkryciu staje się realna długoterminowa wizja skonstruowania maszyn kwantowych, które będą równocześnie wykorzystywać fotony do przesyłania informacji, elektrony do jej przetwarzania, magnetyzm do przechowywania oraz fonony do modulacji i transformacji danych.
Michał Duszczyk
Wyobraźmy sobie substancję, która ma zdolność do przechowywania i przetwarzania informacji kwantowych za pomocą światła, ładunku elektrycznego, drgań przypominających dźwięk oraz magnetyzmu, a dodatkowo umożliwia ich wzajemne transformacje – takim materiałem jest CrSBr, chemiczny związek złożony z chromu (Cr), siarki (S) i bromu (Br). Charakteryzuje się stabilnością w powietrzu oraz interesującymi właściwościami elektronicznymi, optycznymi i magnetycznymi.
Rewolucja w kwantach
O swoim odkryciu informują badacze z Uniwersytetu w Ratyzbonie w uznawanym czasopiśmie „Nature Materials”. Naukowcy podkreślają, że CrSBr pozwala na precyzyjne kontrolowanie zjawisk ekscytonowych, czyli kwazicząstek, które pojawiają się w półprzewodnikach, gdy elektron zrywa się ze swojego podstawowego poziomu energetycznego, pozostawiając tzw. dziurę. Elektron oraz dziura tworzą związany stan, zwany ekscytonem.
Zespół fizyków dowodzony przez prof. Ruperta Hubera wykazał, że możliwe jest „włączanie” i „wyłączanie” uporządkowanego stanu magnetycznego CrSBr, co można osiągnąć za pomocą zmian temperatury. Poniżej temperatury 132 K (czyli -141° C) materiał przechodzi w stan antyferromagnetyczny (co oznacza, że momenty magnetyczne są uporządkowane w przeciwnych kierunkach w sąsiednich warstwach), a ekscytony są uwięzione w jednej warstwie oraz poruszają się w jednym kierunku. W miarę wzrostu temperatury ten półprzewodnik magnetyczny traci swój magnetyzm, a spinowe momenty elektronów stają się chaotyczne. W rezultacie ekscytony uwalniają się z pojedynczych warstw i rozprzestrzeniają w trójwymiarowej formie po całym materiale. Prof. Huber wskazuje, że dzięki temu można kontrolować właściwości tego związku, a taka „funkcjonalność” ma potencjał do zmiany zasad gry w elektronice i technologii informacyjnej.
Co niemieckie odkrycie zmieni w elektronice?
Naukowcy twierdzą, że dzięki temu odkryciu staje się możliwa długoterminowa wizja stworzenia maszyn kwantowych, które będą jednocześnie wykorzystywać fotony do przesyłania informacji, elektrony do jej przetwarzania, magnetyzm do przechowywania oraz fon
