Zamanla değişen sistemler, zaman içinde değişen özelliklere sahip malzemeler, dalgaların deneysel manipülasyonu için yeni olasılıklar açmıştır. Zaman içinde aynı özellikleri sergileyen statik sistemlerin aksine, bu malzemeler zamansal çeviri simetrisini bozar. Bu da zaman yansıması, kırılma ve kırınım dahil olmak üzere çeşitli büyüleyici fenomenlerin ortaya çıkmasına neden olur.
Şimdiye kadar zamanla değişen malzeme çalışmaları çoğu optik sistemler veya başka bir deyişle, ışığı belirli şekillerde manipüle etmek için tasarlanmış sistemlerdir. Bununla birlikte, daha yakın zamanlarda, bazı fizikçiler manyetik malzemelerde kolektif dalga benzeri elektron spin uyarılarından oluşan ve düşük enerji kaybı ile bilgi taşıyabilen zamanla değişen magnonik sistemleri gerçekleştirme olasılığını araştırmaya başladılar.
Shanghaitech Üniversitesi, Shandong Üniversitesi, Şanghay Teknik Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi ve Zhejiang Üniversitesi araştırmacıları, büyükbonik sistemlerde zamanla değişen güçlü bağlantının deneysel olarak gerçekleştirilmesi için yeni bir strateji geliştirdiler.
Yaklaşımları, yayınlanan bir makalede özetlendi Fiziksel İnceleme Mektuplarıbirleştirilmiş magnon modlarının hızla değişen spektral varyasyonunu tespit etmek için kullanılabilen zamana bağlı frekans-comb spektroskopisi adı verilen bir tekniğe dayanır.
BIMU Yao ve Wei Lu, bu çalışmayı yöneten Bimu Yao ve Wei Lu, “2023’te Mikrodalga Drive altında Mikrodalga Drive altında pompa kaynaklı bir Magnon modu (PIM) keşfettik.
“Bu tarafından motive olduk, sorduk: Sürekli sürücü nabızlarla değiştirilirse ne olur? Sonuç olarak, deneylerimiz cıvıltılı rabi benzeri salınımları ortaya çıkardı, bu da magnon modları arasında zaman değişen güçlü bir bağlantıyı kanıtladı. Bu, spin dalgaları için zamanla değişen bir ortam gerçekleştirir-genellikle magnon modifikasyonu ile ilgili bir görevle, genellikle hızla yaklaşan bir işle,”, “hızlı bir şekilde yapılır.”
Yao ve meslektaşlarının son çalışmasının temel amacı, spin dalgalarından veya magnon modlarından yapılmış çip tabanlı bir sistemde zamansal simetrinin kırılmasını deneysel olarak gerçekleştirmekti. Bunu başarmak için, ortak bir dalga kılavuzunda magnonlar arasında zamana bağlı güçlü bir bağlantı elde etmek zorunda kaldılar.
Shanghaitech Üniversitesi’nde bu çalışmayı gerçekleştiren Shandong Üniversitesi profesörleri Jinwei Rao ve Lihui Bai, “Magnonların zaman kırınımı göstermek için zaman arayüzleri ve zaman şeritleri oluşturmak istedik.” Dedi. “Son olarak, nanosaniye ölçekli spektral varyasyonları çözebilen ve magnonların daha önce gözlemlenemeyen zamanla değişen bağlantı güçlerini ortaya çıkarabilen bir teknik geliştirmeye başladık.”
Magnonic sistemlerini oluşturmak için araştırmacılar, bir ferrimagnet (yani, karşıt manyetik momentlerle atom popülasyonlarından oluşan bir malzeme), bir coplanar dalga kılavuzuna, iletkenlerin bir substrat üzerinde tek bir düzlemde yattığı bir iletim hattı yerleştirdiler. Daha sonra Ferrimagnet’teki magnon modlarını heyecanlandırmak için sistemden periyodik mikrodalga pompa darbeleri gönderdiler.
Rao, “Nabız kenarlarındaki PIM’in hızlı oluşumu ve azalması, PIM ve diğer magnon modu arasındaki bağlantıyı modüle ediyor.”
“Magnon modlarının frekans varyasyonu, ticari analizörlerin edinim hızını çok aşan nanosaniye ölçeğinde meydana gelir. Bu ultra hızlı dinamik süreci yakalamak için yeni bir zamanla çözülmüş frekans tarak spektroskopisi (TRFCS) tekniği geliştirdik.
“Periyodik mikrodalga darbeleri, frekans alanında çok sayıda ayrı, eşit aralıklı bileşen içeren bir frekans tarakına karşılık gelir. Bir ferrimagnet’e uygulandığında, bu bileşenler aynı anda geniş bir frekans aralığında magnon modlarının rezonans tepkisini araştırır.”
Geliştirdikleri TRFCS tekniğini kullanarak, araştırmacılar magnon modlarının spektral varyasyonlarını bir nanosaniye ölçekte tespit edebildiler, bu da yaygın olarak kullanılan tekniklerden daha hızlı büyüklük sıralarıdır. Böyle bir çözünürlük, “zaman arayüzleri” oluşturan magnon dispersiyonundaki ani değişiklikleri gözlemlemek için şarttı.
Araştırmacılar, sistemlerindeki zaman dilimleri (yani, belirli anlarda bağlantıdaki keskin değişiklikler) üretmek için, “pompa” olarak da bilinen magnon modları arasındaki etkileşimleri modüle etmek için kullanılan dış enerji kaynağını kısalttılar.
Yao, “Hızlı açma ve kapanma iki bitişik zaman arayüzü (bir zaman yarığı) oluşturuyor. İki kısa darbeyi kullanmak iki kez yarık yapar,” dedi Yao. “Spektrum, aralıkları yarık ayırma ile ters olarak ölçeklendiren yan bantları gösterir-Young’ın çift-yarısının zaman alanı analogu.”
Bu çalışma, yonga tabanlı bir magnonik sistemde, onu yeniden yapılandırmadan zamanla değişen güçlü bağlantıyı gerçekleştirmek için yeni ve pratik bir strateji getirmektedir. Araştırmacılar, yaklaşımlarını kullanarak Magnon modlarının çift yarık zaman difraksiyonunu ilk kez gösterebildiler.
Gelecekte, diğer araştırma ekipleri, mikrodalga sistemlerinin nanosaniyesi, geniş bant spektroskopisi için benzer yöntemler tasarlayabilir ve bunları zamanla değişen magnonik sistemlerin gerçekleştirilmesine uygulayabilir.
Wei Lu, “Çalışmamız, verimli magnon çarpımı ve programlanabilir kontrolü sağlama potansiyelini gösteriyor, böylece spin dalgası dönüşüm verimliliğini artırarak, düşük kayıplı bilgi işlem ve kuantum hibrid sistemleri için tüm manyetik mikserleri ve çip üzerindeki GHz kaynaklarını sağlıyor.”
“TRFCS tekniği, dinamik mikrodalga sistemlerini incelemek için çok yönlü bir araç görevi görür. Daha sonra, zamansal kırılma/kırınımın ultra hızlı davranışını yakalamak için yarıkları/nabızları kısaltacağız ve çok katlı güçlü bir bağlantı sistemlerini ‘ızgara programlı magnoniklere doğru entegre edeceğiz.’
Sadie Harley tarafından düzenlenen yazarımız Ingrid Fadelli tarafından sizin için yazılmış ve gerçek kontrol ve Robert Egan tarafından gözden geçirilen bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
