Квантовый коктейль обеспечивает понимание управления памятью
Эксперименты, основанные на атомах в искривленном искусственном кристалле, сделанным из света, предлагают новое понимание физики квантовых систем, что может помочь в разработке будущих технологий хранения данных.
Скорость записи и считывания магнитной информации с устройств хранения ограничена временем, которое требуется для манипулирования носителем данных. Чтобы ускорить эти процессы, исследователи недавно начали изучать использование ультракоротких лазерных импульсов, которые могут переключать магнитные области в твердотельных материалах.
Этот путь оказался многообещающим, но лежащие в его основе физические механизмы остаются недостаточно понятными. Это во многом связано с сложностью вовлеченных магнитных материалов, в которых большое количество магнитных объектов взаимодействует друг с другом.
Фредерик Гёрг и его коллеги из группы профессора Тилмана Эсслингера на факультете физики в ETH Zurich (Швейцария) использовали альтернативный подход для получения нового понимания физики в этих системах, и опубликовали свои выводы в журнале Nature.
Гёрг и его сотрудники моделировали магнитные материалы, используя электрически нейтральные (но магнитные) атомы, которые они захватили в искусственном кристалле, сделанном из света. Даже если эта система сильно отличается от материалов хранения данных, которые они имитируют, обе они руководствуются аналогичными основными физическими принципами.
Однако, в отличие от твердотельной среды, многие нежелательные эффекты, возникающие, например, из-за примесей в материале, отсутствуют, и все ключевые параметры системы могут быть точно отрегулированы. Используя сокращение сложности и увеличение степени контроля, команда смогла отслеживать микроскопические процессы в своей квантовой многоатомной системе и определить способы усиления и управления магнитным порядком в этой системе.
Самое главное, физики ETH продемонстрировали, что благодаря контролируемому воздействию на кристалл (встряхивание), в котором находятся атомы, они могут переключаться между двумя формами магнитного порядка, известными как антиферромагнитное и ферромагнитное упорядочение — важный процесс хранения данных. Поэтому фундаментальное понимание, полученное в результате этих экспериментов, должно помочь выявить и понять материалы, которые могут послужить основой для следующего поколения носителей данных.
Больше информации: Görg F, Messer M, Sandholzer K, Jotzu G, Desbuquois R, Esslinger T: Enhancement and sign change of magnetic correlations a driven quantum many-body system. Nature doi: 10.1038/nature25135 (2018).