Des scientifiques prouvent la « théorie quantique » qui pourrait conduire à un calcul magnétique ultrarapide
Pour la première fois, des scientifiques ont magnétisé un matériau non magnétique à température ambiante, induisant ainsi une propriété quantique qui, selon eux, pourrait ouvrir la voie à un calcul ultra-rapide.
Le champ magnétique « commutable » pourrait un jour être utilisé pour stocker et transmettre des informations. Auparavant, cela n’était possible qu’à des températures ultra-froides.
Les résultats ouvrent la voie à des « commutateurs magnétiques ultra-rapides qui peuvent être utilisés pour un transfert d’informations plus rapide et un stockage de données considérablement meilleur, ainsi qu’à des ordinateurs nettement plus rapides et plus économes en énergie », auteur principal de l’étude, Alexandre Balatskiprofesseur de physique à l’Institut nordique de physique théorique (NORDITA), a déclaré dans un déclaration.
Les scientifiques souhaitent depuis longtemps exploiter les étranges lois de mécanique quantique pour améliorer les systèmes informatiques, par exemple dans l’informatique quantique. Mais les états quantiques sont délicats et peuvent facilement s’effondrer, ou « décohérer », grâce à des bruits tels que les vibrations thermiques ou le tremblement aléatoire des atomes.
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Pour contourner ce problème, les chercheurs souhaitant créer un comportement quantique refroidissent généralement leurs matériaux à un niveau proche de celui de la température ambiante. zéro absolu. Mais cela rend ces systèmes difficiles à entretenir et à exploiter.
En 2017, Balatsky et ses collègues a présenté une approche théorique à générer un état quantique, appelé « multiferroïcité dynamique », dans lequel la polarisation électrique induit le magnétisme dans un matériau non magnétique. Le processus consiste à remuer des atomes de titane dans un matériau de manière à générer un champ magnétique.
Dans la nouvelle étude, publiée le 10 avril dans la revue Nature, l’équipe de Balatasky a démontré la théorie dans des atomes de titane entourés de titanate de strontium — un oxyde créé à partir de titane et de strontium. L’équipe a transmis des impulsions laser qui ont généré des particules polarisées circulairement. photonsou particules lumineuses, dans une bande étroite de longueurs d’onde.
Les chercheurs ont tiré le laser infrarouge d’une longueur d’onde de 1 300 nanomètres sur le matériau en rafales femtosecondes (un quadrillionième de seconde) de 800 microjoules ; à titre de comparaison, les lasers utilisés en épilation atteignent jusqu’à 40 joules, soit 40 000 000 microjoules. Ils ont focalisé les impulsions sur le matériau à l’aide de trois miroirs paraboliques pour créer un faisceau arrondi d’environ 0,5 millimètre de diamètre.
Ces impulsions induisaient un mouvement circulaire dans les atomes du matériau. Lorsqu’il est polarisé circulairement à gauche, le pôle nord de magnétisation pointe vers le haut, mais lorsqu’il est polarisé circulairement à droite, le pôle nord pointe vers le bas, créant des champs magnétiques aussi puissants qu’un aimant de réfrigérateur qui peut être allumé et éteint. Le champ magnétique n’existait que lorsque les atomes étaient en agitation.
Les chercheurs envisagent cette percée conduisant à des commutateurs magnétiques ultrarapides pouvant fonctionner à température ambiante, utilisant des lasers pour contrôler les vibrations du réseau d’un matériau. Ce système pourrait servir de base aux transistors des systèmes informatiques plus petits et plus rapides qui ne nécessitent plus de températures froides pour fonctionner.
Ce n’est pas la première fois que des scientifiques utilisent la lumière pour exploiter la puissance du magnétisme à des fins informatiques. En janvier, une étude distincte a utilisé la composante magnétique de la lumière pour manipuler le magnétisme d’un matériau solide, ce qui pourrait conduire à composants de mémoire de calcul magnétique ultrarapide à l’avenir.