СпинтроникаСпинтроника (спин-транспорт или спиновая электроника) — это технология, которая использует квантовое свойство электронов, называемое спином. Хотя вращение электрона трудно описать в повседневных терминах, его можно в общих чертах сравнить с вращением планеты или волчка вокруг своей оси.
Спин существует в одном из двух направлений: «вверх» или «вниз», что можно описать соответственно как вращение электрона вокруг своей оси по часовой стрелке или против часовой стрелки. В конечном счете, спин — это то, что придает электронам их магнитные свойства, влияя на их поведение при попадании в магнитное поле.
Различные направления вращения электронов могут использоваться для кодирования информации, как двоичный код, используемый в цифровой связи. Таким образом, Spintronics может открыть новое поколение устройств, сочетающих традиционную микроэлектронику со спин-зависимыми эффектами, преодолевая ограничения современной электроники, такие как скорость и потребление энергии. Основная проблема состоит в том, чтобы иметь возможность фактически управлять вращением электрона, поворачивая «вверх» или «вниз» по мере необходимости.
Это может быть достигнуто с помощью определенных материалов, но проблема в том, что они часто подвержены помехам со стороны заряда электронов.Идеальный материал для спинтроникиКоманда Хьюго Дила из EPFL, работая с учеными из Парижа и PSI, показала, что прозрачный изолирующий материал, который обычно не проводит электрический заряд, проявляет спин-зависимые свойства. Ученые использовали метод SARPES, который был усовершенствован группой Хьюго Дила.
Данные показали, что электронный газ на поверхности титаната стронция (SrTiO3) поляризован по спину, что означает, что его можно использовать для управления спином электронов.«Это интересно, потому что это первое свидетельство большого эффекта спиновой поляризации на действительно изолирующей подложке», — говорит Хьюго Дил. Это открытие имеет важные последствия для будущего спинтроники, потому что оно может привести к разработке спин-поляризованных материалов, которые не подвержены помехам от неполяризованного по спину электрического заряда, что позволяет более тонко и лучше управлять спином электронов.
Новая частица для квантового компьютера другого типаПомимо спинтроники, этот изолирующий материал также может быть важен для квантовых вычислений, поскольку его можно использовать для непосредственного наблюдения за неуловимой странной частицей, называемой майорановским фермионом. Эта частица уникальна, потому что на самом деле она также является собственной античастицей.
Майорановский фермион, иногда называемый «призрачной частицей», имеет нулевую энергию, нулевой момент, нулевой спин и до сих пор никогда не наблюдался однозначно. В будущем майорановские фермионы могут стать основой для другого типа квантового компьютера, который теоретически будет исключительно стабильным, поскольку он не будет восприимчив к внешним помехам и шумам.