Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики впервые создали полную модель сильного взаимодействия магнонов и фотонов
Ученые из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и МФТИ с коллегами впервые создали полную компьютерную модель сильного взаимодействия магнонов и фотонов в системе на основе железо-иттриевого граната и сверхвысокочастотного резонатора. Это исследование актуально для спинтронных и квантовых приложений, например для создания высокочувствительных сенсоров и элементов квантовых систем.
Магнон — квазичастица, которая представляет собой коллективное спиновое возбуждение в магнитных материалах, а фотон — квант электромагнитного излучения или элементарная частица света. При взаимодействии света и магнонов при определенных условиях наблюдается эффект гибридизации, при котором вместо двух обособленных мод (магнонной и фотонной) возникают гибридные состояния. Величина взаимодействия зависит от силы связи между модами. Гибридные магнон-фотонные состояния используются в радиотехнических и квантовых приложениях, например, для создания перестраиваемых фильтров или интерконнектов между кубитами.
Ученые впервые провели моделирование магнон-фотонной гибридизации в простой системе: пленка железо-иттриевого граната и сверхвысокочастотного резонатора в микрополосковой линии. В своей модели они использовали электромагнитное моделирование в специальном программном пакете ANSYS HFSS. Под действием внешнего магнитного поля при микроволновой накачке в пленке образуются магноны, а в резонаторе — фотонные моды от сверхвысокочастотного сигнала. Физики анализировали силу связи, параметры передачи энергии и спектры на наличие расщепления в четырех положениях пленки относительно резонатора. Работа опубликована в журнале «Письма в ЖЭТФ».
«Мы моделировали не абстрактную схему из двух осцилляторов, а полноценную микроволновую структуру с резонатором и пленкой, учитывая тензорную магнитную проницаемость ферромагнетика и ее зависимость от магнитного поля. Мы хотели понять: какая геометрия и какое положение пленки дают максимальное взаимодействие, и можно ли это надежно предсказать численным моделированием — до эксперимента», — рассказал Ансар Сафин, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник и руководитель лаборатории Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и профессор МФТИ.
Результаты показали, что самое сильное взаимодействие происходит при центральном положении пленки железо-иттриевого граната. В этом случае относительное расщепление частот составляет 0,06, а параметр связи ∼166 МГц. Это значит, что при совпадении частот резонатора и пленки они расходятся примерно на 6%, это прямой признак образования гибридных мод. Параметр связи характеризует силу гибридизации и показывает, что в этой частотной области энергия переходит между модами практически без рассеяния. Значения, полученные в других положениях пленки, значительно меньше, чем при центральном положении.
Так, моделирование показало, что решающим фактором, определяющим силу магнон-фотонной связи, является пространственное перекрытие пленки с максимумом сверхвысокочастотного магнитного поля. Исследователи составили наглядную карту управления связью: перемещая пленку от края к центру поля, они получили переход от обособленного существования двух различных мод к сильному взаимодействию между ними.
«Нас впечатлила чувствительность к положению пленки: небольшое смещение может поменять величину расщепления. Это говорит о том, что можно точно настраивать систему, и создавать за счет этой особенности новые приложения», — добавила Кристина Самойленко, сотрудник лаборатории терагерцовой спинтроники Института квантовых технологий МФТИ, студентка Физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной Физики МФТИ и сотрудник Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН.
Модель разработана таким образом, чтобы ее было относительно просто проверить экспериментально: структура резонатора легко воспроизводима, а измерения можно проводить на установке для ферромагнитного резонанса. Уже ведется разработка такого микроволнового резонатора, при помощи которого можно проводить исследования не только с пленками железо-иттриевого граната, но и с другими материалами.
Результаты этой работы перспективны для развития перестраиваемых сверхвысокочастотных резонаторов и фильтров, где резонансная частота устройства перестраивается с помощью магнитного поля. Также это имеет значение для разработок высокочувствительных датчиков, так как межмодовые гибридные состояния чувствительны к изменениям в системе, в частности к магнитному полю. В более долгосрочной перспективе это может привести к созданию элементов для гибридных квантовых магнонных схем, где магноны используют как носитель информации (связи) между подсистемами кубитов квантовых компьютеров.
Telegram 
Дзен 
VK В мире оказалось гораздо больше диких пчел, чем кто-либо мог предположить. Ученые впервые оценили, сколько видов пчел существует на Земле, и обнаружили, что показатель превышает 26 тысяч — примерно на четверть больше, чем считалось.
Коллектив ученых из лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ, Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и Сколтеха провел уникальный эксперимент, в котором исследовал явление резонансной флуоресценции в трехуровневой системе. На систему воздействовали сразу два источника излучения.
Сохранение либо исчезновение тех или иных частей тела у животных часто объясняется их образом жизни и способом выживания. Ученые выяснили, что самки северных оленей (карибу) сохранили рога, поскольку поедают их после рождения оленят.
Ученые проверили 100 популярных кормов для собак и кошек и во многих из них нашли ПФАС, так называемые «вечные химикаты», причем одни из самых высоких концентраций обнаружили в продуктах на основе рыбы. Во многих случаях их уровень превышает пороги безопасности для людей, установленные европейским регулятором.
Оказалось, что насекомые активно избегают влажных поверхностей.
Специалисты Института истории материальной культуры (ИИМК) РАН в ходе раскопок некрополя Артющенко-2 в Темрюкском районе Краснодарского края обнаружили первые для данного памятника грунтовые склепы на некрополе Артющенко-2. Один из склепов содержал в себе останки не менее 7 человек, в том числе ребенка.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно