فیزیکدانان مغناطیس هشت قطبی را با مفاهیمی برای فناوری های کوانتومی شناسایی می کنند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

بیشتر آهنرباها دارای دو قطب هستند: شمال و جنوب یا مثبت و منفی با آرایشی آشنا که «دوقطبی» نامیده می شود. اما محققان به طور فزاینده ای اشکال پیچیده تری از مغناطیس را کشف می کنند.

پیشرفت‌های اخیر در مکانیک کوانتومی مرتبه‌های بالاتری از مغناطیس را آشکار کرده است، از جمله یک "نظم هشت قطبی" که در آن الگویی از ذرات که در یک ساختار کریستالی در یک ماده چیده شده‌اند، طوری رفتار می‌کنند که گویی هشت قطب مغناطیسی دارد نه دو قطب آشنا. با این حال، تشخیص و کنترل این حالت های مغناطیسی گریزان یک چالش مهم است.

اکنون، تیمی به رهبری فیزیکدانان کوانتومی در دانشگاه تورنتو روش جدیدی را برای مشاهده حالات مغناطیسی کوانتومی با استفاده از نور برای بررسی ارتعاشات اتمی تولید شده در هنگام چرخش الکترون ها ایجاد کرده اند. این کار اولین گام حیاتی به سوی استفاده از مغناطیس چند قطبی برای فناوری‌های عملی، از جمله ذخیره‌سازی داده‌ها و دستگاه‌های محاسباتی نسل بعدی است.

آرون پارامکانتی، پروفسور دپارتمان فیزیک و مرکز اطلاعات کوانتومی و کنترل کوانتومی در دانشکده علوم و هنر در دانشگاه تورنتو و نویسنده ارشد مطالعه منتشر شده در Physical Review Letters که یافته‌ها را توصیف می‌کند، می‌گوید: «ما نشانه‌های جدیدی از یک نوع حالت مغناطیسی پنهان را شناسایی کردیم که با استفاده از کاوشگرهای معمولی قابل تشخیص نیست.

"تحقیق ما امکان استفاده از آهنرباهای درجه بالاتر را در چندین برنامه از جمله عناصر حافظه خواندن و نوشتن قابل کنترل موجود در رایانه های روزمره باز می کند."

محققان دریافتند که تابش نور بر روی یک ماده کریستالی و ایجاد ارتعاشات کوچک در ساختار اتمی آن، الگوهای مغناطیسی را نشان می دهد که معمولا برای تکنیک های مرسوم نامرئی هستند. آنها بر روی بسته‌های انرژی ارتعاشی که از طریق شبکه کریستالی جامد، معروف به فونون، حرکت می‌کنند، تمرکز کردند. به طور خاص، آن‌ها به دنبال فونون‌های کایرال بودند - آنهایی که با تصویر آینه‌ای خودشان مطابقت ندارند.

دپارتمان Ph.D فیزیک می‌گوید: «همان‌طور که دست چپ نمی‌تواند روی دست راست قرار بگیرد، حتی اگر تصویر آینه‌ای باشد، فونون‌های کایرال «دستی» دارند و به شکل‌های متمایز و غیر همسان وجود دارند. نامزد و نویسنده اصلی روری ساتکلیف.

معلوم شد که این دستی کلیدی است. محققان دریافتند که حالت های مغناطیسی هشت قطبی پنهان، علامت منحصر به فردی در این ارتعاشات به جا می گذارد که می تواند با نور شناسایی شود. این تیم با هدایت نوع خاصی از نور دوار به سمت مواد مغناطیسی، اثر انگشت نوری واضحی از نظم مغناطیسی پنهان را مشاهده کردند.

Swati Chaudhary، یکی از همکاران پژوهشی پروژه دانشگاه توکیو و یکی از نویسندگان مطالعه، می‌گوید: «ما دریافتیم که شروع نظم هشت قطبی می‌تواند به حالت‌های فونون خاصی دستی متمایز بدهد. این ارتعاشات رفتار متفاوتی با ارتعاشات موجود در آهنرباهای معمولی دارند، بنابراین ما آنها را فونون های شبه کایرال می نامیم و روش جدیدی برای شناسایی و مطالعه حالت های مغناطیسی پنهان ارائه می دهند.

گروه فیزیک دکتری. کاتلین هارت، کاندید و یکی از نویسندگان مطالعه توضیح می دهد: "کار ما یک کاوشگر نوری جدید از نظم های مغناطیسی پنهان را ارائه می دهد که تشخیص آنها با تکنیک های استاندارد دشوار است و پایه ای را برای چگونگی کنترل چنین مغناطیس هشت قطبی در نهایت از طریق ارتعاشات اتمی در یک ماده ایجاد می کند."

این یافته‌ها ابزار جدیدی را برای کشف و دستکاری اشکال مغناطیسی که قبلا غیرقابل دسترس بودند، ارائه می‌کند و راه‌های جدیدی را برای توسعه فناوری کوانتومی باز می‌کند.

Ruairidh Sutcliffe و همکاران، فونون های شبه کایرال از راسته مغناطیسی هشت قطبی، Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/n11w-csdh در arXiv DOI: 10.48550/arxiv.2506.18978

اطلاعات مجله: Physical Review Letters , arXiv

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →