Международная группа ученых из Университета Регенсбурга и Мичиганского университета совершила прорыв в понимании управления квантовыми состояниями в слоистых материалах. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, описан новый метод контроля экситонов в хром-сульфид-бромиде.
Материал демонстрирует уникальную способность кодировать информацию четырьмя различными способами: через электрический заряд, фотоны, магнетизм и фононы. Толщиной всего в несколько атомов, хром-сульфид-бромид проявляет remarkable свойства при температуре ниже 132 градусов Кельвина (-222 градуса по Фаренгейту).
При охлаждении ниже пороговой температуры слои материала приобретают антиферромагнитную структуру, где магнитные поля чередуются между слоями. В этом состоянии экситоны оказываются confined в пределах одного атомного слоя. При более высоких температурах материал теряет магнитное упорядочение, и экситоны могут свободно перемещаться в трех измерениях.
Исследовательская команда под руководством профессора Макилло Киры и профессора Руперта Хубера использовала инфракрасные световые импульсы длительностью 20 квадриллионных долей секунды для изучения поведения экситонов. Дополнительный инфракрасный лазер применялся для манипуляции энергетическими состояниями.
Исследователи, включая научного сотрудника Маттиаса Флориана и аспиранта Марлен Либих, обнаружили два типа экситонов с различными энергетическими уровнями. Их поведение зависит от направления движения в материале и может контролироваться внешними магнитными полями или изменением температуры.
Эксперименты проводились в сотрудничестве с учеными из Пражского университета химии и технологии и Дрезденского технического университета. Исследователи продемонстрировали возможность точного управления квантовыми состояниями экситонов путем изменения магнитного порядка в материале.
Открываются новые перспективы для квантовых вычислений, квантовых сенсоров и систем хранения информации. Особенно важна возможность преобразования квантовой информации между фотонами, экситонами и спинами, что может стать основой для создания новых квантовых устройств.
Изображение носит иллюстративный характер
Материал демонстрирует уникальную способность кодировать информацию четырьмя различными способами: через электрический заряд, фотоны, магнетизм и фононы. Толщиной всего в несколько атомов, хром-сульфид-бромид проявляет remarkable свойства при температуре ниже 132 градусов Кельвина (-222 градуса по Фаренгейту).
При охлаждении ниже пороговой температуры слои материала приобретают антиферромагнитную структуру, где магнитные поля чередуются между слоями. В этом состоянии экситоны оказываются confined в пределах одного атомного слоя. При более высоких температурах материал теряет магнитное упорядочение, и экситоны могут свободно перемещаться в трех измерениях.
Исследовательская команда под руководством профессора Макилло Киры и профессора Руперта Хубера использовала инфракрасные световые импульсы длительностью 20 квадриллионных долей секунды для изучения поведения экситонов. Дополнительный инфракрасный лазер применялся для манипуляции энергетическими состояниями.
Исследователи, включая научного сотрудника Маттиаса Флориана и аспиранта Марлен Либих, обнаружили два типа экситонов с различными энергетическими уровнями. Их поведение зависит от направления движения в материале и может контролироваться внешними магнитными полями или изменением температуры.
Эксперименты проводились в сотрудничестве с учеными из Пражского университета химии и технологии и Дрезденского технического университета. Исследователи продемонстрировали возможность точного управления квантовыми состояниями экситонов путем изменения магнитного порядка в материале.
Открываются новые перспективы для квантовых вычислений, квантовых сенсоров и систем хранения информации. Особенно важна возможность преобразования квантовой информации между фотонами, экситонами и спинами, что может стать основой для создания новых квантовых устройств.
