חוקרים מאוניברסיטת לנקסטר ומאוניברסיטת Radboud Nijmegen גילו שיטה ליצור, לווסת ולהגביר גלי ספין מתפשטים בקנה מידה ננו, וסוללת את הדרך לטכנולוגיות מידע קוונטיות חסכוניות באנרגיה. עבודתם כוללת שימוש בפולסי אור כדי לשלוט בגלי ספין, מה שעלול לחולל מהפכה בעיבוד הנתונים. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר שיתופי של חוקרים באוניברסיטאות לנקסטר ורדבוד פיתח שיטה ליצירת גלי ספין ולשלוט בהם. בקנה מידה ננומציע גישה חדשה וחסכונית באנרגיה ל מחשוב קוונטי.
חוקרים מאוניברסיטת לנקסטר ואוניברסיטת Radboud Nijmegen הצליחו לייצר גלי ספין מתפשטים בקנה מידה ננו, וחשפו שיטה חדשה לווסת ולהגברת גלים אלה.
התגלית שלהם, שפורסמה ב טֶבַע, יכול לסלול את הדרך לפיתוח טכנולוגיות מידע קוונטי ללא פיזור. מכיוון שגלי הספין אינם מערבים זרמים חשמליים, שבבים אלה יהיו נקיים מאובדני אנרגיה נלווים.
הפופולריות הגוברת במהירות של בינה מלאכותית באה עם רצון הולך וגובר להתקני מחשוב מהירים וחסכוניים באנרגיה וקריאה לדרכים חדשות לאחסן ולעבד מידע. הזרמים החשמליים במכשירים קונבנציונליים סובלים מאובדן אנרגיה וחימום הסביבה לאחר מכן.
חלופה אחת לזרמים החשמליים ה"אובדים" היא אחסון ועיבוד מידע בגלים, תוך שימוש בספינים של האלקטרונים במקום במטענים שלהם. ניתן לראות את הספינים הללו כיחידות היסוד של מגנטים.
ספין גלי כפתרון
המחבר הראשי ד"ר רוסטיסלב מיכאילובסקי מאוניברסיטת לנקסטר אמר: "התגלית שלנו תהיה חיונית עבור מחשוב עתידי מבוסס גלי ספין. גלי ספין הם נושא מידע מושך מכיוון שהם אינם מערבים זרמים חשמליים ולכן אינם סובלים מהפסדי התנגדות".
זה כבר ידוע כבר שנים רבות שניתן להעיף ספינים מאורינטציה של שיווי המשקל שלהם. לאחר הפרעה זו, הספינים מתחילים להקדים (כלומר להסתובב) סביב מיקום שיווי המשקל שלהם. במגנטים ספינים שכנים מחוברים בצורה חזקה במיוחד, ויוצרים מגנטיזציה נטו. בשל צימוד זה, קדנצית הספין יכולה להתפשט בחומר המגנטי, ולגרום לגל ספין.
"התבוננות בהמרה לא ליניארית של מגונים מתפשטים קוהרנטיים בקנה מידה ננו, שהוא תנאי מוקדם לכל עיבוד נתונים מעשי מבוסס מגנון, חיפשה על ידי קבוצות רבות ברחבי העולם במשך יותר מעשור. לכן, הניסוי שלנו הוא נקודת ציון למחקרי גלי ספין, אשר טומן בחובו פוטנציאל לפתוח כיוון מחקר חדש שלם על מגנוניקה קוהרנטית אולטרה-מהירה עם עין על פיתוח טכנולוגיות מידע קוונטי נטולות פיזור".
החוקרים השתמשו בעובדה שניתן למצוא את התדרים הגבוהים ביותר האפשריים של סיבובי הספין בחומרים, שבהם ספינים סמוכים נטויים זה לזה. כדי לעורר דינמיקת ספין מהירה כזו, הם השתמשו בפולס קצר מאוד של אור, שמשך הזמן שלו קצר מתקופת גל הספין, כלומר פחות מטריליון שניה. הטריק ליצירת גל ספין מהיר במיוחד בקנה מידה ננו הוא ב פוטון האנרגיה של דופק האור. חומר המחקר מפגין ספיגה חזקה במיוחד באנרגיות פוטון אולטרה סגול (UV), הממקמת את העירור באזור דק מאוד של כמה עשרות ננומטרים בלבד מהממשק, מה שמאפשר גלי ספין עם תדרי טרה-הרץ (טריליון הרץ) אורכי גל תת-מיקרומטר להופיע.
הדינמיקה של גלי ספין כאלה אינה ליניארית במהותה, כלומר ניתן להמיר את הגלים בעלי תדרים ואורכי גל שונים זה לזה.
יישום ותצפיות בעולם האמיתי
החוקרים הבינו כעת לראשונה אפשרות זו בפועל. הם השיגו זאת על ידי ריגוש המערכת לא רק עם אחד, אלא עם שני פולסים אינטנסיביים של לייזר, מופרדים על ידי עיכוב זמן קצר.
הסופר הראשון רובן לנדרס, סטודנט לדוקטורט לשעבר באוניברסיטת לנקסטר, אמר: "בניסוי טיפוסי של עירור דופק בודד, היינו מצפים ששני גלי הספין יפריעו זה לזה כמו כל גל שעושה. עם זאת, על ידי שינוי השהיית הזמן בין שני הפולסים מצאנו שהסופרפוזיציה הזו של שני הגלים לא מתקיימת."
הצוות הסביר את התצפיות על ידי התחשבות בצימוד של גל הספין שכבר נרגש עם דופק האור השני. התוצאה של הצימוד הזה היא שכשהספינים כבר מסתובבים, פעימת האור השנייה נותנת בעיטה נוספת לספינים. העוצמה והכיוון של הבעיטה הזו תלויים במצב הסטת הספינים בזמן שדופק האור השני הזה מגיע. מנגנון זה מאפשר שליטה על המאפיינים של גלי הספין כגון משרעת ופאזה שלהם, פשוט על ידי בחירת השהיה המתאים בין העירורים.
