研究人員用激光創造出奇特的磁粒子可能為量子計算機帶來變革
瑞典隆德大學的研究人員發現了一種利用超快激光光脈衝製造納米級磁性粒子的新方法。這一發現可能為新的和更節能的技術部件鋪平道路,並在未來的量子計算機中變得有用。磁斯格明子(Magnetic Skyrmions)有時被描述為磁性漩渦。與鐵磁狀態不同–鐵磁狀態出現在傳統的磁體中,如羅盤和冰箱磁體–斯格明子的狀態是相當特殊的:
磁化的方向並不是在材料的任何地方都指向同一個方向,而最好的描述是一種旋轉的磁性。
斯格明子對基礎研究和工業都有很大的興趣,因為它們可以用來製造更緊湊的計算機存儲器。然而,這說起來容易做起來難。將斯格明子用於技術目的需要在短時間內以高效的方式寫入、擦除和操縱粒子,並具有高空間精度。
在一項新的研究中,來自隆德大學的研究人員Claudio Verdozzi和來自漢堡馬克斯-普朗克物質結構與動力學研究所的Emil Viñas Boström和Angel Rubio發現了一種新方法,他們從理論上證明瞭如何能夠滿足其中的一個要求,即如何在超短的時間尺度內利用激光脈衝創造磁斯格明子。
研究小組已經確定了一個微觀機制,解釋了一個實驗方案,該方案已被證明對創造磁斯格明子很有用。使用飛秒激光脈衝–持續時間為十億分之一秒的光脈衝有可能超快地創造天體。研究表明,光可以被用來在非常短的時間範圍內操縱局部的磁激發。
這項新發現可以帶來許多應用,包括量子技術–在這個領域,量子力學特性被用來解決傳統計算機無法處理的極其先進的計算。磁性激發,如斯格明子和所謂的自旋波也被認為能夠幫助減少技術部件的能源消耗,從而可以幫助實現未來的氣候目標。
由於其技術潛力,斯格明子是理論和實驗研究的重點。此外,它們奇異的磁力模式在概念上和數學上都有一種讓人不禁想去探尋的吸引力。