Физики создали систему с изменяющейся во времени сильной связью магнонов

Схема управления сильно связанными магнонами с помощью временных щелей, создающая дифракцию магнонов, аналогичную опыту Юнга. Автор: Биму Яо / Шанхайский институт технической физики, Китайская академия наук.

Китайские исследователи разработали новую стратегию экспериментальной реализации изменяющейся во времени сильной связи в магнонных системах. Их работа открывает возможности для управления спиновыми волнами с минимальными энергетическими потерями.

В отличие от статических систем, временно-изменяющиеся материалы нарушают так называемую временную трансляционную симметрию, что приводит к возникновению таких явлений, как временное отражение, преломление и дифракция.

«Мы обнаружили индуцированную накачкой магнонную моду (PIM) в 2023 году. Эта модуль уникальна тем, что реагирует на чрезвычайно слабые микроволновые поля», — объяснили руководители исследования Биму Яо и Вэй Лу.

Исследователи из Шанхайского технологического университета, Шаньдунского университета и других научных учреждений разместили ферримагнетик на планарном волноводе и направляли через систему периодические микроволновые импульсы для возбуждения магнонных мод.

Для наблюдения за быстрыми изменениями магнонных мод в наносекундном масштабе команда разработала новую методику — спектроскопию с временным разрешением на основе частотных гребенок (trFCS). Эта техника позволила зафиксировать ранее ненаблюдаемые изменения силы связи магнонов.

Создав в системе «временные щели» — резкие изменения связи в определенные моменты времени — ученые впервые продемонстрировали дифракцию магнонов на двойной щели, аналогичную классическому опыту Юнга, но во временной области.

«Наша работа демонстрирует потенциал для эффективного умножения магнонов и программируемого управления, что повышает эффективность преобразования спиновых волн», — заключил Вэй Лу.

Магноника — перспективное направление в спинтронике, изучающее возможность использования магнонов (квазичастиц, соответствующих квантам спиновых волн) для передачи и обработки информации с минимальными энергопотерями, что особенно важно для создания энергоэффективных вычислительных систем.