每年高達500億美元市場！磁存儲器的轉換源於量子觀點？

磁性材料每年在全球的市場份額約為500億美元。研究這些材料的一個新前沿，即飛磁學，可能會促使超高速磁存儲設備的出現，從而使信息處理技術的存儲速度提高几個數量級。現在，研究人員報告了一種桌面方法，利用鐵薄膜中產生的高諧波激光來表徵這種速度更快的磁存儲器。研究人員在本周于波士頓舉行的2019年美國物理學會三月會議上展示了其研究工作，其中一名研究人員還將參加描述這項工作的新聞發布會。首席研究員張國平(音譯)解釋說：

博科園-科學科普：如果你輕輕地彈鋼琴，鋼琴的鎚子就會敲擊一根產生特定基頻聲音的弦，但如果你敲擊得更厲害，音質就會從低音變成高音。在低音區，有50到60倍的基頻或50到60次諧波在研究工作中，我們基本上對光做同樣的事情，把一個頻率轉換成很多倍的光頻率，或者高次諧波。

有很多非磁性材料可以產生高次諧波，研究的意義是將高次諧波的概念推廣到技術上重要的磁性材料。該方法測量了電子在強激光脈衝千萬億分之一秒時間範圍內的運動或自旋。

實驗裝置示意圖，強激光脈衝激發鐵磁單層鐵併產生高次諧波。諧波信號由攝像機採集;如果相機是自旋分解，它可以檢測自旋上電子和自旋下電子發出信號。圖片：Zhange

測量樣品磁性能的方法有很多，但大多數都無法解決自旋電子學核心的量子力學自旋問題。改方法的新穎之處在於，可以直接檢測到自旋信號，這在以前是聞所未聞的，這個信號至關重要，是基於自旋的技術的核心。更重要的是，研究人員經常依靠非常大的設備來進行必要測量。鐵薄膜的高次諧波產生是一個桌面實驗，因此，許多群體更容易接觸到它。研究工作靈感來自於之前的幾部開創性作品。

第一種是飛磁學，用超快激光脈衝而不是磁場來退磁樣品。二是其他材料的高次諧波產生研究。把這兩個領域結合在一起，在未來，研究人員計劃研究更複雜但在技術上更重要的材料，這些材料具有複雜的自旋紋理，其他技術難以研究。在利用電子自旋攜帶信息方面，該小組的工作與量子技術有著相同願景，但更實用，因為它源於磁存儲的想法。目前的研究工作將提供一種描述這些量子比特的方法。

博科園-科學科普｜研究/來自: 美國物理學會

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