我國科學家獲得諾貝爾獎級的發現,或可在雷達、晶片等領域放異彩

家春秋管中窺豹 發佈 2024-03-30T00:14:53.673221+00:00

#頭條創作挑戰賽##媒體人周刊#​3月10日,上海科技大學官網發布消息:他們在光子-磁子相互作用及強耦合調控方面取得重要進展——發現了一種「新磁子態」,並將其命名為「光誘導磁子態」。這是在鐵磁絕緣體單晶中發現了一種全新的磁共振。

3月10日,上海科技大學官網發布消息:他們在光子-磁子相互作用及強耦合調控方面取得重要進展——發現了一種「新磁子態」,並將其命名為「光誘導磁子態」。這是在鐵磁絕緣體單晶中發現了一種全新的磁共振。它打破了「Walkermodes」在該領域長達60多年「壟斷」。

「Walkermodes」是對原有「磁子態」通稱。它就是自旋波的集體激發狀態。最早由物理學家布洛赫1930年提出,用來解釋鐵磁體自發磁化強度隨溫度變化的重要規律,1957年被物理學家布羅克豪斯採用非彈性中子散射實驗所證實。這兩人也在1952 年與1994年分別獲得諾貝爾獎。

我國科學家對「新磁子態」的發現,為磁子電子學和量子磁學的研究打開了全新的維度。所以從這層意義上講,說「光誘導磁子態」的發現為諾獎級也不為過。

原理上的突破往往為產品實用化墊成了基礎。研究人員發現:

一、每個磁子攜帶一個約化普朗克常量的自旋角動量,因此,磁子也可以像電子一樣承載和傳遞自旋信息。

二、自旋波不是自轉,自旋波的傳輸不涉及電子的運動, 既可以在磁性金屬中傳播, 也可以在磁性絕緣體中傳播, 沒有運動中的功耗。這個運動不能用經典理論去解釋了,已屬量子力學範疇。

三、自旋波的波長可以小到幾個納米, 能夠提高信息的存儲密度, 有利於磁子器件的微型化和高集成度。

四、光誘導磁子態具有豐富的非線性,這種非線性會產生一種磁子頻率梳。相較於微波諧振電路中產生的頻率梳,這一新型頻率梳不存在電子噪聲。

五、不但電子存在自旋,中子、質子、光子等所有微觀粒子都存在自旋,只不過取值不同。自旋和靜質量、電荷等物理量一樣,也是描述微觀粒子固有屬性的物理量。

從上面可以看出,「光誘導磁子態」具有攜帶信息的能力,且能量消耗小,而且信息存儲密度高,還沒有背景電子噪聲,具有這種狀態的物質很多。因此,「光誘導磁子態」發現具有廣泛的使用前景。

就第四點來說:「光誘導磁子態具有豐富的非線性,而非線性會產生一種磁子頻率梳,」「還沒有背景電子噪聲」。這種能力對雷達來說是可遇而不求的:

一、頻率梳是在微波頻段,這是雷達、通訊、信息無線傳輸使用的頻段。

二、頻率梳就像是一把遊標卡尺,能夠對頻譜上的風吹草動進行精準的測量。

常規磁子強耦合態依賴於諧振腔才能構建通過外加微波誘導,即可產生磁子強耦合態。這樣的開放邊界下的耦合態有望像樂高一樣有序組合,獲得豐富的功能性。而且在信息技術中實現超低噪聲的信號轉換。可以想像一下,利用新原理構築的雷達將在探測距離、精確度等方面將全面優於現有雷達——這就是一款新型量子雷達。

另外,就一二三來說,如果找到合適的材料,利用新的原理,製造新的低功耗、高集成化、高信息密度信息處理晶片將成為可能,尤其是晶片製程受到摩爾定律「極限挑戰」的情況下,基於磁性材料發展建立的「光誘導磁子態」晶片或是出路之一。

結語:

「光誘導磁子態」是由上海科技大學、中國科學院上海技術物理研究所和華中科技大學三家單位聯合完成的研究工作。給我國科學家們點讚,並希望他們的研究成果獲得世界認可,拿到諾貝爾獎。

發掘了「光誘導磁子態」,或可在雷達、通訊、信息無線傳輸等領域使用。這種新的雷達技術、晶片材料將對未來的微電子技術、安全行業以及神經網絡技術產生著不可估量的影響,有望成為人們在此領域的重要發展里程碑。

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