เลเซอร์พัลส์ที่เข้มข้นสามารถเปลี่ยนวัสดุที่ต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้กลายเป็นวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าได้ภายในเวลาไม่กี่พิโควินาที (10 -12วินาที) ซึ่งเป็นมาตราส่วนเวลาที่ตรงกับขีดจำกัดพื้นฐานสำหรับการสลับแม่เหล็กและเกินความเร็วในการบันทึกของฮาร์ดไดรฟ์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันอย่างมาก เทคนิคนี้ทำงานโดยการ “เขย่า” ตาข่ายคริสตัลของดิสโพรเซียม ออร์โธเฟอร์ไรต์ (DyFeO 3 ) ทางแสง
สามารถ
สร้างพื้นฐานของวิธีใหม่ในการประมวลผลข้อมูลที่รวดเร็วและประหยัดพลังงาน ฮาร์ดดิสก์สมัยใหม่เข้ารหัสข้อมูลโดยใช้พัลส์ของสนามแม่เหล็กเพื่อพลิกสปินของอิเล็กตรอน (แทนเลขศูนย์และเลขฐานสอง) ในวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าภายในดิสก์ เนื่องจากพัลส์แม่เหล็กเหล่านี้ต้องการกระแสไฟฟ้าจำนวนมาก
กระบวนการเขียนข้อมูลจึงสูญเสียพลังงานจำนวนมาก นอกจากนี้ยังค่อนข้างช้าด้วยการพลิกกลับทั้งหมดโดยใช้เวลานับสิบนาโนวินาที (1 ns = 10 -9วินาที) ถือเป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับการใช้งานหน่วยความจำความหนาแน่นสูงในอนาคต เนื่องจากการหมุนของแม่เหล็กจะพลิกเร็วกว่ามาก
โดยมีความถี่เฉพาะในช่วงเทระเฮิรตซ์ การพลิกกลับของการหมุนอย่างรวดเร็วนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการหมุนของอิเล็กตรอนใน DyFeO 3อยู่ในแนวตรงข้ามขนานกัน ซึ่งหมายความว่าวัสดุ (ไม่เหมือนกับแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนตซึ่งมีการหมุนของอิเล็กตรอนแบบขนาน) ขาดการดึงดูดสุทธิ การหมุน
ในแอนติเฟอโรแมกเนติกยังทนทานต่อการรบกวนของแม่เหล็กภายนอก ทำให้เป็นแพลตฟอร์มที่เสถียรสำหรับการจัดเก็บข้อมูล การควบคุมปฏิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยนนักวิจัยที่ในเนเธอร์แลนด์ได้นำคุณสมบัติเหล่านี้ไปใช้จริงโดยแสดงให้เห็นว่าพัลส์เลเซอร์อินฟราเรดช่วงกลางที่ เข้มข้น
มีความเร็วเพียง 250 เฟมโตวินาที (1 fs =10 -15วินาที) สามารถเปลี่ยนสปินใน DyFeO 3ได้ในเวลาน้อยกว่า 5 พิโควินาที กลไกของสวิตช์นี้อยู่ที่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างการหมุนของอิเล็กตรอน (โดยคร่าวๆ คือการหมุนรอบแกนของมันเอง) และโมเมนตัมของวงโคจร ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
รอบนิวเคลียส
ของอะตอม และสัมพันธ์กับรูปร่างของวงโคจรอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุ การหมุนของไอออนของโลหะทรานซิชัน (Fe) และโมเมนตัมการโคจรของไอออนของธาตุหายาก (Dy) นั้นเชื่อมต่อกันอย่างมากผ่านกลไกที่เรียกว่าอันตรกิริยาแลกเปลี่ยน ปฏิสัมพันธ์เชิงควอนตัมนี้เกิดขึ้นระหว่างคู่ของเฟอร์มิออน
ที่เหมือนกัน (เช่น อิเล็กตรอน) และมีแนวโน้มที่จะป้องกันไม่ให้โมเมนต์แม่เหล็กหมุนของเฟอร์มิออนที่อยู่ใกล้เคียงชี้ไปในทิศทางเดียวกันอย่างไรก็ตาม และเพื่อนร่วมงานพบว่าพัลส์เลเซอร์ที่รุนแรงนั้น “เขย่า” โครงตาข่ายของ DyFeO 3 เป็นหลัก ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและยาวนาน
ในการโต้ตอบการแลกเปลี่ยน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้วัสดุผ่านการเปลี่ยนเฟสได้ การควบคุมขัดแตะที่รวดเร็วเป็นพิเศษนักวิจัยซึ่งรายงานผลงานของพวกเขากล่าวว่า ก่อนหน้านี้เคยคิดว่าโฟนัน (นั่นคือการสั่นสะเทือน) สามารถเปลี่ยนอำนาจแม่เหล็กของวัสดุได้ในระดับนาโนวินาทีเท่านั้น
นักวิจัยหวังว่าการค้นพบของพวกเขาจะสนับสนุนการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกที่แน่นอนซึ่งควบคุมการควบคุมสถานะแม่เหล็กที่เร็วมาก ตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะกระตุ้นโหมดโฟนอนอื่นๆ ใน DyFeO 3 ด้วย แสง “โหมดเหล่านี้มักมีลักษณะสมมาตรที่แตกต่างจากที่เราได้กล่าวถึงไปแล้ว และด้วยเหตุนี้
จึงอาจมีผลกระทบที่เด่นชัดโดยพื้นฐานต่อสถานะแม่เหล็กของแอนติเฟอโรแมกเนต” ผู้เขียนนำการศึกษา “ใครจะไปรู้ว่าสถานการณ์แปลกใหม่ประเภทใดสำหรับการบันทึกแม่เหล็กที่ขับเคลื่อนด้วยแสงที่พวกเขาอาจมอบให้”สมาชิกในทีม ในสหราชอาณาจักรกล่าวว่า “เราได้ลดเวลาการเปลี่ยนแม่เหล็ก
แม้ว่าจะ
มีปัจจัยต่างๆ ในอดีตที่ทำให้ไม่สามารถดำเนินการนอกห้องปฏิบัติการเฉพาะทางได้ “เราได้พิจารณาอย่างมีวิจารณญาณว่าช่องว่างทางเทคโนโลยีใดที่ขัดขวางความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว” เขากล่าว “มันกำลังพัฒนาจากการตั้งค่าในห้องปฏิบัติการไปสู่การตั้งค่าเชิงพาณิชย์
เรามุ่งมั่นที่จะเติมเต็มช่องว่างนั้นและเปิดใช้งานระบบเทคโนโลยีควอนตัมที่ใช้งานได้จริง” ตัวอย่างเช่น แอนเดอร์สันกล่าวถึงลูกค้ารายล่าสุดที่ได้รับระบบที่คล้ายกับระบบบนสถานีอวกาศนานาชาติที่ทำงานภายในหกชั่วโมงหลังจากนำออกจากกล่อง การสร้างภาพกล้องที่สามารถถ่ายภาพได้ทุกมุม
อาจดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่เป็นส่วนสำคัญของการพัฒนาสำหรับศูนย์กลางการถ่ายภาพควอนตัมของสหราชอาณาจักร กล้องพิเศษเหล่านี้จะส่งแสงเลเซอร์ออกมาเพื่อส่องจุดบนพื้นข้างหน้า จากนั้นแสงที่กระจัดกระจายจะตกกระทบกับวัตถุที่ซ่อนเร้นอยู่รอบๆ มุมห้อง กระเด็นออกไป
และกลับเข้าสู่ระยะการมองเห็นของกล้องอีกครั้ง ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ตรวจจับได้ ความสามารถในการสร้างภาพที่มีรายละเอียดด้วยวิธีทางอ้อมนี้ขึ้นอยู่กับความไวที่ยอดเยี่ยมของกล้อง ซึ่งทำให้สามารถตรวจจับโฟตอนเดียวได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเวลาเปิดรับแสงที่สั้น และทำให้ “มองเห็น” รอบมุม
อีกหนึ่งจุดสนใจสำหรับฮับการถ่ายภาพควอนตัมเรียกว่า “การถ่ายภาพโกสต์” แม้ว่าจะไม่ได้เกี่ยวข้องกับอสุรกายเช่นนี้ แต่เทคโนโลยีนี้เป็นสเปกตรัมตามความหมายทางฟิสิกส์ของคำนี้อย่างแน่นอน กล้องทั่วไปจะจับแสงที่มีความยาวคลื่นเท่ากันกับที่ใช้เพื่อให้แสงสว่างแก่วัตถุที่ถ่ายภาพ
ไม่เป็นเช่นนั้นกับกล้องควอนตัม “โกสต์” ในทางกลับกัน วัตถุจะสว่างด้วยแสงความยาวคลื่นเดียว แต่ถ่ายภาพด้วยความยาวคลื่นอื่น ในการทำเช่นนี้ ผู้ทดลองต้องสร้างลำแสงของโฟตอนที่พันกัน: ลำแสงหนึ่งให้แสงสว่างแก่วัตถุ ในขณะที่อีกลำหนึ่งแยกแสงไปที่กล้อง เพื่อสร้างภาพของวัตถุ
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
