研究人员使用激光测量和控制磁波纹之间的相互作用

在传统的数字技术中，这种磁波系统预计将比当今的技术(从笔记本电脑、智能手机到电信)快得多。在量子计算中，磁振子学的优势不仅包括更快的速度，还包括更稳定的设备。

《自然物理学》杂志最近的一项研究报告了开发磁波计算机的早期发现。研究人员在合金薄板的磁场中引起两种不同类型的波纹，测量结果并表明磁振子以非线性方式相互作用。“非线性”是指输出与输入不成正比——这对于任何类型的计算应用程序都是必需的。

迄今为止，该领域的大多数研究都集中在一种类型的磁振子上，在相对稳定的条件下(称为平衡)。正如这些研究中所做的那样，操纵磁振子会使系统失去平衡。

这是来自科学和工程多个领域的理论家和实验家之间多年合作正在进行的众多研究之一，其中包括最近发表在《自然物理学》上的第二项研究。该项目得到了政府和私人资助者的支持，汇集了来自加州大学洛杉矶分校、麻省理工学院、德克萨斯大学奥斯汀分校和日本东京大学的研究人员。

该研究的合著者、加州大学洛杉矶分校物理科学教授普琳哈·纳朗(PrinehaNarang)表示：“我们与同事一起发起了一场我称之为推动非平衡物理学进步的运动。”“我们在这里所做的工作从根本上增进了对非平衡和非线性现象的理解。这可能是向使用十亿分之一秒量级的超快现象的计算机内存迈出的一步。”

这些发现背后的一项关键技术是一种先进技术，使用太赫兹范围内的频率(位于微波和红外辐射的波长之间)的激光向样品添加能量并对其进行评估。该方法源自化学和医学成像，很少应用于磁场研究。

加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所成员纳朗表示，太赫兹激光器的使用表明与日益成熟的技术具有潜在的协同作用。

“太赫兹技术本身已经达到了我们可以谈论依赖它的第二种技术的程度，”她说。“在我们拥有可以放在上的激光器和探测器的频段中进行这种类型的非线性控制是有意义的。现在是真正推进的时候了，因为我们拥有技术和有趣的理论框架来研究磁振子之间的相互作用。”

研究人员将激光脉冲施加到一块2毫米厚的板上，该板由精心挑选的含有钇的合金制成，钇是一种在LED和雷达技术中发现的金属。在一些实验中，以协调的方式使用第二个太赫兹激光器，虽然矛盾地增加了能量，但有助于稳定样品。

以特定方式将磁场施加到钇上，仅允许两种类型的磁振子。研究人员能够通过将样品相对于激光旋转一定角度来单独驱动任一类型的磁振子或同时驱动两者。他们能够测量这两种类型之间的相互作用，并发现它们可能引起非线性响应。

“清楚地证明这种非线性相互作用对于任何基于信号处理的应用都很重要，”合著者乔纳森·柯蒂斯(JonathanCurtis)说，他是加州大学洛杉矶分校NarangLab的博士后研究员。“像这样的混合信号可以让我们在不同的磁性输入和输出之间进行转换，这正是依赖磁性操纵信息的设备所需要的。”

纳朗说，受训者对于当前的研究以及更大的项目至关重要。

“这是一项非常艰苦的、多年的努力，涉及很多方面，”她说。“什么是正确的系统以及我们如何使用它?我们如何考虑做出预测?我们如何限制系统，使其按照我们想要的方式运行?如果没有才华横溢的学生和博士后，我们就无法做到这一点。”

这项研究包括麻省理工学院化学教授KeithNelson和UTAustin物理学教授EdoardoBaldini以及由Narang领导的加州大学洛杉矶分校团队，该团队得到了总部位于橡树岭国家实验室的能源部国家量子信息科学研究中心量子科学中心的支持。

这项研究主要得到了能源部以及亚历山大·冯·洪堡基金会、戈登和贝蒂·摩尔基金会、约翰·西蒙·古根海姆纪念基金会和日本科学振兴会的支持——所有这些机构都为这项研究提供了持续的支持。合作。

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