Слон и моська: как физики подружили фотоны и магноны

Слон и моська: как физики подружили фотоны и магноны

Российским физикам удалось сделать ранее невозможное  — они заставили взаимодействовать две совершенно разных по размеру и своей природе волны. Это позволит совместить плюсы обеих в одной системе и откроет новые возможности в квантовых технологиях

В последнее десятилетие наблюдается серьезный прогресс в разработке искусственных квантовых систем. Ученые исследуют различные платформы, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Следующий важный шаг в квантовой индустрии требует эффективного метода обмена информацией между квантовыми системами на разных платформах для использования преимуществ каждой. Например, разрабатываются гибридные системы на основе коллективных спиновых возбуждений, или магнонов. В них магноны должны взаимодействовать с фотонами, электромагнитными колебаниями. Основным сдерживающим фактором для развития подобных систем является принципиально слабая связь между фотонами и магнонами. Фотоны — это квантовые электромагнитные колебания, стоячая электромагнитная волна, запертая в резонаторе. Магноны — коллективные спиновые возбуждения, или магнитные колебания. Они разного размера, и у них разные законы дисперсии. Здесь можно привести для аналогии всем известных слона и моську — разница в размерах в сотню раз делает взаимодействие очень сложным.

Ученым из МФТИ совместно с коллегами удалось создать систему, в которой реализовано сверхсильное фотон-магнонное взаимодействие. 

Василий Столяров, заместитель заведующего лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ: «Мы сделали две подсистемы. В одной, представляющей собой сэндвич из тонких “пленок сверхпроводник / диэлектрик / сверхпроводник”, фазовая скорость фотонов значимо снижается. В другой, также являющейся сэндвичем “сверхпроводник / ферромагнетик / сверхпроводник”, сверхпроводящая близость на обеих границах раздела увеличивает коллективные собственные частоты спина. Высокие характеристики связи достигаются за счет подавления фазовой скорости фотона в электромагнитной подсистеме». Научная статья опубликована в высокорейтинговом журнале Science Advances.

Фото. Монтирование сверхпроводящего чипа на плату. Фотограф — Монтирование сверхпроводящего чипа на плату Андрей Змеев, пресс-служба МФТИ
http://www.popmech.ru/science/712483-slon-i-moska-kak-fiziki-podruzhili-fotony-i-magnony/