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新的量子系统可以帮助设计更好的自旋电子学。

作者: 佚名 来源: http://www.yjjiuye.com 发布时间:2019-02-21

研究人员已经为量子系统建立了一个新的测试基地,在这个麒麟网娱乐主管基地里,他们可以打开和关闭某些粒子间的相互作用,为自旋电子学的发展铺平道路。。

旋转传输电子设备可能会彻底改变我们所知的电子设备,尤其是在计算领域。。 尽管标准电子设备使用电荷来编码信息,自旋电子设备依赖于电子的另一个固有特性:旋转。

自旋电子学可以比传统电子学更快更可靠,因为旋转可以快速变化,而且这些设备使用的功率更少。。 然而,这个领域非常年轻,研究人员需要解决许多问题来改善他们对旋转信息的控制。困扰这个领域的最复杂的问题之一是自旋粒子携带的信号(称为自旋电流) ) )如何随时间衰减。

“我们需要让自旋电子学发挥作用,研究这些东西。这些信号可以被衰减。正如我们想要一个好的手机服务来打电话一样,我们也希望这个信号很强,”研究生李传勋说。普渡大学电气和计算机工程专业。“当自旋电流衰减时,我们会失去信号。“在现实世界中,电子并不独立于周围的一切而存在,而是显示出我们对它们的期望。它们与其他粒子以及它们内部的不同性质相互作用。粒子的自旋(内在性质)和动量(外在性质)之间的相互作用称为自旋轨道耦合。

根据《自然通讯》杂志的一篇新论文,自旋轨道耦合和与其他粒子的相互作用可以显著增强量子流体中称为玻色-爱因斯坦凝聚( BEC )的自旋电流衰减。

“人们想要操纵自旋形成,所以我们可以用它来编码信息,一种方法是使用物理机制,比如自旋轨道耦合,”李说。“然而,这可能会导致一些缺点,例如旋转信息的丢失。“

这项实验是在普渡大学物理和天文学教授、电气和计算机工程教授陈勇的实验室进行的,他的团队在那里为BEC创建了一个微型粒子对撞机。使用麒麟网娱乐登录激光,真麒麟网娱乐平台空室中的铷- 87原子被捕获并冷却到接近于零的绝对值。(物理领域的吸毒者可能还记得激光冷却技术获得了1997年诺贝尔物理学奖。)。激光捕获技术在2018年获得该奖项。。)

此时,原子变成BEC :五种物质状态中最冷、最神秘的一种。随着原子变冷,它们开始呈现波浪形特征。在这种量子状态下,他们有身份危机。 它们重叠在一起,不再像个人一样行动。虽然BEC在技术上不是一种气体,但它可能是描述它的最简单的方式——物理学家随便称之为量子流体或量子气体。

在微型量子流体对撞机内,陈的团队发送了两个反向旋转的BECs相互碰撞。就像两个气体云一样,它们部分穿透彼此,产生旋转电流。

“当你碰到两个凝聚体时,有许多迷人的现象。起初,它们是超流体,但是当它们相撞时,一些摩擦会把它们变成热气。“因为我们可以控制每一个参数,这是一个真正有效的研究这种碰撞的系统。”

使用这个系统,研究人员可以打开和关闭自旋轨道耦合,这使得他们能够隔离它对自旋电流衰减的影响。陈说这不能用固体材料中的电子来完成,这也是这个系统如此强大的部分原因。

所谓的量子气体是人类能制造的最清洁的系统。没有障碍,这使得产生纯自旋流并研究它们的特性成为可能。陈希望继续利用这个实验测试场和他们的玻色子自旋流来进一步探索自旋输运和量子动力学中的许多基本问题。

“自旋电子学和其他相关量子技术的一个重要挑战是减少衰变,这样我们就可以在更远的距离上传播自旋信息,”他说。“随着对旋转轨道耦合效应的新认识,这可能有助于人们获得减少自旋衰减的新见解,并可能设计出更好的自旋电子器件。"

这项研究得到了美国普渡大学、普渡大学研究基金会、美国国家科学基金会的支持。S。能源部、国防部和香港研究委员会。

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