Odkrycie to otwiera perspektywy na długofalowe rozwinięcie technologii maszyn kwantowych, które będą wykorzystywać fotony do przesyłania danych, elektrony do ich przetwarzania, magnetyzm do przechowywania oraz fonony do modulacji i transformacji informacji.
Michał Duszczyk
Wyobraźmy sobie substancję, która potrafi gromadzić oraz przetwarzać informacje kwantowe przy użyciu światła, ładunku elektrycznego, drgań przypominających dźwięk oraz magnetyzmu, a także umożliwia ich wzajemne przekształcanie – właśnie takim materiałem jest CrSBr, chemiczny związek zbudowany z chromu (Cr), siarki (S) oraz bromu (Br). Charakteryzuje się on stabilnością w atmosferze oraz interesującymi właściwościami elektronicznymi, optycznymi i magnetycznymi.
Rewolucja w kwantach
O swoim odkryciu informują naukowcy z Uniwersytetu w Ratyzbonie w renomowanym czasopiśmie „Nature Materials”. Jak zauważają badacze, CrSBr pozwala na precyzyjne sterowanie zjawiskami ekscytonowymi, czyli kwazicząstkami, które powstają w półprzewodnikach, gdy elektron przestaje zajmować swoje podstawowe poziomy energetyczne, pozostawiając tzw. dziurę. Elektron i dziura tworzą związany stan, który nazywamy ekscytonem.
Zespół fizyków pod przewodnictwem prof. Ruperta Hubera udowodnił, że możliwe jest „włączanie” oraz „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 pozostają uwięzione w jednej warstwie i 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 się w trzech wymiarach po całym materiale. Prof. Huber podkreśla, że w ten sposób możliwe jest sterowanie właściwościami związku, a taka „funkcjonalność” może zrewolucjonizować elektronikę oraz technologie informacyjne.
Co niemieckie odkrycie zmieni w elektronice?
Naukowcy wskazują, że dzięki temu odkryciu możliwa jest długoterminowa wizja stworzenia maszyn kwantowych, które będą równocześnie wykorzystywać fotony do przesyłania informacji, elektrony do ich przetwarzania, magnetyzm do prze
