Уникальный материал может хранить информацию неожиданным образом: это изменит технологии

Исследование опубликовано в журнале Nature Materials, пишет Live Science.

Сульфид бромид хрома — это необычный материал, который имеет структуру, состоящую всего из нескольких слоев атомов. Ученые считают его чрезвычайно перспективным для квантовых устройств, поскольку многие из его свойств можно использовать для любого типа хранения информации.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Один из способов, с помощью которых сульфид бромида хрома можно использовать для хранения информации, — это экситоны. Это квазичастицы, которые образуются, когда электрон и его дырка связываются вместе. Когда фотон (частица света) переходит из своего низкого энергетического состояния, он фактически оставляет после себя дырку там, где он когда-то был. Хотя они разделены, фотон и дырка остаются связанными вместе в паре и становятся известны как экситон.

Когда сульфид бромида хрома нагревается до температуры более минус 141 градуса Цельсия, материал теряет намагниченность, поскольку электроны могут двигаться в случайных направлениях. В этом не намагниченном состоянии экситоны больше не находятся в ловушке и распространяются на несколько слоев материала.

Когда сульфид бромида хрома имеет толщину всего в один атом, экситоны ограничены одним измерением. При использовании в квантовом устройстве это ограничение может позволить квантовой информации в экситонах храниться гораздо дольше, чем это было бы в противном случае, поскольку экситоны с меньшей вероятностью будут сталкиваться друг с другом и терять информацию, которую они несут.

Авторы нового исследования создали экситоны в сульфиде бромида хрома, выпустив импульсы инфракрасного света. Затем они использовали второй инфракрасный лазер, чтобы переместить экситоны в более высокое энергетическое состояние. Ученые обнаружили, что они создали два разных варианта экситона, хотя в противном случае они должны были бы иметь идентичные энергетические состояния.

Ученые обнаружили, что зависимые от направления экситоны могут быть ограничены одной линией или расширены в трех измерениях. Изменение от одномерных к трехмерным экситонам объясняет, как долго экситоны могут существовать, не сталкиваясь друг с другом.

Авторы исследования говорят, что новый способ взаимодействия экситонов может изменить будущую электронику и информационные технологии.

Теперь ученые хотят выяснить, могут ли экситоны преобразовываться в магнитные возбуждения в электронном спине материала. Если это так, то это могло бы обеспечить полезный метод преобразования квантовой информации между различными субатомными частицами, то есть фотонами, экситонами и электронами. Переключение между намагниченными и не намагниченными состояниями могло бы обеспечить быстрый метод преобразования фотонной и спиновой квантовой информации.

Ученые говорят, что в перспективе можно создать квантовые устройства, которые используют фотоны для передачи информации, электроны для обработки информации посредством их взаимодействия, магнетизм для хранения информации и фононы для модуляции и преобразования информации на новые частоты.

Как уже писал Фокус, учебники по биологии придется выбросить, ведь ученые опровергли основополагающее правило. В школе на уроках биологии все впервые услышали о делении клеток – важнейшем процессе для всех форм жизни, который также называется митоз. Новое исследование говорит, что учебники придется переписать, так как общепринятая теория не подтвердилась в реальности.