Неповторний матеріал здатний зберігати дані в незвичних формах, що призведе до революції у технологіях.

Дослідники створили новий підхід до зберігання квантової інформації в одновимірному просторі, застосовуючи сульфід броміду хрому. Виявилось, що магнетизм може бути використаний для цього процесу, оскільки матеріал має здатність утримувати магнітне перемикання, коли напрямок магнітної поляризації змінюється.

Дослідження опубліковано в журналі Nature Materials, пише Live Science.

Сульфід бромід хрому є унікальним матеріалом, що має багатошарову атомну структуру. Дослідники вважають його надзвичайно перспективним для застосування в квантових технологіях, оскільки його численні властивості можуть бути використані для різних методів зберігання даних.

Фокус. Технології тепер має свій канал у Telegram! Підписуйтеся, щоб бути в курсі найновіших та найцікавіших новин з наукової сфери!

Один із способів застосування сульфіду броміду хрому для зберігання інформації полягає у використанні екситонів. Це квазічастинки, які виникають, коли електрон взаємодіє з діркою, утворюючи пару. Коли фотон (кванта світла) переходить з низького енергетичного рівня, він залишає за собою дірку в місці, де раніше знаходився. Незважаючи на те, що фотон і дірка фізично відокремлені, вони зберігають зв’язок і формують пару, яка отримала назву екситон.

Раніше дослідники виявили, що екситони здатні формуватися в матеріалі по прямій лінії. Проте ці екситони демонструють також унікальні магнітні властивості. Виявилося, що при температурах нижче -141 градусів за Цельсієм шари матеріалу зазнають намагнічування, а електрони організовуються в ряд, причому напрямок магнітного поля змінюється для кожного окремого шару.

При нагріванні сульфіду броміду хрому до температури вище -141 градусів Цельсія, він втрачає свої магнітні властивості, оскільки електрони починають рухатися в хаотичному порядку. У цьому стані без магнітного впливу екситони вже не застряють і можуть розповсюджуватися на декілька шарів матеріалу.

Коли сульфід броміду хрому має товщину всього в один атом, екситони виявляються обмеженими одновимірним станом. У контексті квантових пристроїв таке обмеження може сприяти збереженню квантової інформації в екситонах протягом значно більш тривалого часу, ніж у звичайних умовах. Це відбувається завдяки зниженій ймовірності їх взаємодії та втрати інформації, яку вони переносять.

Автори нового дослідження створили екситони в сульфіді броміду хрому, випустивши імпульси інфрачервоного світла. Потім вони використовували другий інфрачервоний лазер, щоб перемістити екситони в більш високий енергетичний стан. Вчені виявили, що вони створили два різні варіанти екситона, хоча в іншому випадку вони повинні були б мати ідентичні енергетичні стани.

Дослідники з'ясували, що екситони, які залежать від напрямку, можуть існувати в обмеженому вигляді або розширюватись в тривимірному просторі. Перехід від одновимірних до тривимірних екситонів пояснює тривалість їх існування без взаємодії один з одним.

Автори дослідження кажуть, що новий спосіб взаємодії екситонів може змінити майбутню електроніку та інформаційні технології.

На сьогоднішній день науковці прагнуть дослідити можливість перетворення екситонів у магнітні збудження електронного спіну матеріалу. Якщо це вдасться, то з'явиться перспективний спосіб обміну квантовою інформацією між різними субатомними частинками, такими як фотони, екситони та електрони. Можливість переключення між намагніченими та ненагмагніченими станами може стати швидким засобом для трансформації фотонної та спінової квантової інформації.

Дослідники стверджують, що в майбутньому можливо розробити квантові технології, які будуть використовувати фотони для передачі даних, електрони для їх обробки через взаємодію, магнітні властивості для зберігання інформації, а також фонони для зміни та перетворення інформації на інші частоти.

Як повідомляв Фокус раніше, підручники з біології можуть опинитися під загрозою, оскільки науковці спростували ключове правило. На уроках біології учні вперше дізнаються про поділ клітин — критично важливий процес для всіх живих організмів, відомий також як мітоз. Однак нові дослідження свідчать про необхідність перегляду існуючих підручників, оскільки традиційна теорія не витримала перевірки реальністю.