Спиновые волны считаются перспективными кандидатами для новой формы электроники. Вместо электронов здесь в центре внимания находятся магноны. Эти квантованные единицы спиновых волн описывают распространение спиновой прецессии. Подобно электронам, магноны могут передавать информацию в проводнике. Однако они делают это с гораздо меньшим сопротивлением и, следовательно, с гораздо меньшей долей потребления энергии.
В Техническом университете Брауншвейга (TU Braunschweig) рабочая группа по криогенной квантовой электронике совместно с международными партнёрами установила новый рекорд по длине волны возбуждённых распространяющихся магнонов. Исследователи под руководством профессора Александра Добровольского использовали другую квазичастицу — флюксоны, чтобы возбудить спиновые волны. Команда сотрудничала с партнёрами из Хуачжунского университета науки и технологий в Китае, Университетом Иоганна Гутенберга в Майнце, Венским университетом и Бордоским университетом.
«Флюксоны движутся как кванты магнитного потока сверхпроводника со скоростью до 10 километров в секунду. Нам удалось использовать сверхбыстрые флюксоны для возбуждения спиновой волны в соседнем магните», — объясняет Добровольский. «Этот эффект можно представить себе как аналогичный носовой волне, создаваемой скоростным катером на воде. Только наша лодка настолько быстрая, что буквально создаёт своего рода звуковой удар».
Команда также наблюдала характерную особенность этого взаимодействия: так называемый шаг Шапиро в электрическом ответе сверхпроводника. Этот эффект показывает, что движение флюксонов синхронизировано с генерируемыми спиновыми волнами — признак когерентной связи между двумя системами. Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41565-025-02024-w) в журнале Nature Nanotechnology.
Помимо фундаментальной физики, это открытие открывает новые возможности для электроники на основе спиновых волн. «Наши результаты могут проложить путь к созданию более мелких, быстрых и эффективных компонентов для будущих систем обработки информации», — говорит профессор Добровольский.
Благодаря созданию современных лабораторных установок в Лаборатории новой нанометрологии (LENA) в TU Braunschweig, группа по криогенной квантовой электронике теперь имеет идеальные условия для масштабирования гибридных флюксон-магнонных систем до атомных размеров и проведения экспериментов с отдельными квантовыми возбуждениями.
Предоставлено
[Технический университет Брауншвейга](https://phys.org/partners/technical-university-of-braunschweig/)
Мир заполнен вращающимися объектами — гироскопами, магнитными спинами и, в последнее время, кубитами в квантовых компьютерах.
Например, атомные ядра в наших телах прецессируют на частотах мегагерц внутри машин ЯМР. На практике часто желательно вернуть такую вращающуюся систему точно в исходную точку. На первый взгляд, это кажется невозможным: как можно пройти по запутанному пути и вернуться к началу?
Удивительный ответ заключается в том, что это всегда возможно. Независимо от того, насколько сложна история вращений, существует простой рецепт: измените масштаб движущей силы и примените её дважды. Однократное применение никогда не будет достаточным, но применение этой удвоенной, масштабированной силы гарантирует точное возвращение. Под этой операцией спин — или кубит, или любой ротор — неизменно вернётся домой.
Это открытие сделали заслуженный профессор Тзви Тлусти из Департамента физики в UNIST и Жан-Пьер Экманн из Женевского университета, Швейцария. Их исследование, [опубликованное](https://link.aps.org/doi/10.1103/xk8y-hycn) в Physical Review Letters 1 октября 2025 года, показывает, что, несмотря на кажущуюся сложность, вращения скрывают фундаментальный порядок.
Математические группы, описывающие вращения — известные как SO(3) для классических объектов и SU(2) для квантовых — являются одними из наиболее изученных в физике. Тем не менее даже в рамках этого хорошо изученного фреймворка авторы нашли новое элегантное решение: идеальную кнопку сброса.
Почему это важно? Потому что вращения лежат в основе почти всех [современных технологий](https://phys.org/tags/modern+technology/). От стабилизации спутников до декодирования [сканирований мозга](https://phys.org/tags/brain+scans), от [ядерного магнитного резонанса](https://phys.org/tags/nuclear+magnetic+resonance/) до квантовых вычислений — мы постоянно ставим перед ротаторами задачу выполнять сложные танцы. Этот новый результат гарантирует, что, независимо от того, насколько сложна хореография, всегда есть способ вернуть систему в исходное положение.
Предоставлено
[Ульсанский национальный институт науки и технологий](https://phys.org/partners/ulsan-national-institute-of-science-and-technology/)