Quantum cocktail giver indsigt i hukommelseskontrol

Eksperimenter baseret på atomer i en rystet kunstig krystal lavet af lys giver ny indsigt i fysikken i kvante mange-legeme-systemer, som kan hjælpe med udviklingen af ​​fremtidige datalagringsteknologier.

Hastigheden af ​​at skrive og udlæse magnetisk information fra lagerenheder er begrænset af den tid, det tager at manipulere databæreren. For at fremskynde disse processer, forskere er for nylig begyndt at udforske brugen af ​​ultrakorte laserimpulser, der kan skifte magnetiske domæner i solid-state materialer. Denne rute viste sig at være lovende, men de underliggende fysiske mekanismer er stadig dårligt forstået. Dette skyldes i høj grad kompleksiteten af ​​de involverede magnetiske materialer, hvor et stort antal magnetiske enheder interagerer med hinanden. Sådanne såkaldte kvante-mangekropssystemer er notorisk vanskelige at studere.

Frederik Görg og hans kolleger i gruppen af ​​Prof. Tilman Esslinger i Institut for Fysik ved ETH Zürich (Schweiz) har nu brugt en alternativ tilgang til at opnå ny indsigt i fysikken i spil i disse systemer, som de beretter i en publikation, der i dag udkommer i tidsskriftet Natur .

Görg og hans medarbejdere simulerede magnetiske materialer ved hjælp af elektrisk neutrale (men magnetiske) atomer, som de fangede i en kunstig krystal lavet af lys. Selvom dette system er meget forskelligt fra de lagermaterialer, de efterligner, begge er styret af lignende grundlæggende fysiske principper. I modsætning til et solid-state miljø, imidlertid, mange uønskede effekter som følge af f.eks. urenheder i materialet er fraværende, og alle nøgleparametre i systemet kan finjusteres. Udnytter denne reduktion af kompleksitet og grad af kontrol, holdet var i stand til at overvåge de mikroskopiske processer i deres kvante-mange-krops-system og identificere måder at forbedre og manipulere den magnetiske orden i deres system.

Mest vigtigt, ETH-fysikerne viste, at ved kontrolleret rystning af krystallen, hvori atomerne befinder sig, de kunne skifte mellem to former for magnetisk orden, kendt som anti-ferromagnetisk og ferromagnetisk bestilling - en vigtig proces til datalagring. Den grundlæggende forståelse opnået fra disse eksperimenter bør derfor hjælpe med at identificere og forstå materialer, der kan tjene som grundlag for den næste generation af datalagringsmedier.