नया खोजा गया चुंबकीय व्यवहार अगली पीढ़ी के क्वांटम उपकरणों का मार्ग प्रशस्त कर सकता है

संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग (DOE) के Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला के वैज्ञानिकों ने चुंबकीय व्यवहार की खोज की है जो नए क्वांटम उपकरणों का मार्ग प्रशस्त कर सकती है। टीम ने दो दूरस्थ चुंबकीय डिवाइसों के बीच क्वांटम युग्मन हासिल किया, जो एक विशिष्ट प्रकार के चुंबकीय उत्तेजना को होस्ट कर सकते हैं जिसे मैग्नोन कहा जाता है, जो तब होता है जब एक विद्युत धारा एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। इन चुंबकीय डिवाइसों को जोड़कर, मैग्नोन ऊर्जा और जानकारी का आदान-प्रदान कर सकते हैं, जिसका उपयोग नए क्वांटम प्रौद्योगिकी डिवाइस बनाने के लिए किया जा सकता है।

इस शोध को Physical Review Letters में प्रकाशित किया गया था।

चुंबकत्व और क्वांटम डिवाइसों को आगे बढ़ाना

यह नई खोज चुंबकत्व के क्षेत्र को आगे बढ़ाती है, जो कई महत्वपूर्ण खोजों के पीछे चलने वाला बल रहा है, जैसे कि एमआरआई मशीनों और कंप्यूटर हार्ड डिस्क स्टोरेज के साथ।

वेलेंटाइन नोवोसाड अर्गोने के एक वरिष्ठ वैज्ञानिक और अध्ययन के लेखक हैं।

“मैग्नोन का दूरस्थ जोड़ क्वांटम अनुसंधान के लिए पहला कदम है, या लगभग एक पूर्वापेक्षा, चुंबकीय प्रणालियों के साथ,” नोवोसाड ने कहा। “हम दिखाते हैं कि इन मैग्नोन की क्षमता एक दूसरे के साथ दूरी पर तुरंत संवाद करने की है।”

यह तुरंत संवाद प्रकाश की गति से सीमित मैग्नोन के बीच संदेश भेजने की आवश्यकता के बिना हो सकता है।

शोधकर्ताओं ने 2019 के एक अध्ययन को आगे बढ़ाया, जिसमें उन्होंने एक प्रणाली विकसित की जो चुंबकीय उत्तेजना को एक दूरी पर एक सुपरकंडक्टिंग सर्किट में एक दूसरे के साथ बात करने में सक्षम बना देगी, जो मैग्नोन को एक प्रकार के क्वांटम कंप्यूटर का आधार बना सकती है। हालांकि, एक व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटर के लिए कणों को जोड़ना और लंबे समय तक जोड़े रखना आवश्यक होगा।

मजबूत युग्मन प्रभाव प्राप्त करना

टीम ने एक सुपरकंडक्टिंग सर्किट बनाकर इस मजबूत युग्मन प्रभाव को प्राप्त करने का प्रयास किया। उन्होंने सर्किट पर दो छोटे यिट्रियम आयरन गार्नेट (YIG) चुंबकीय गोले लगाए। सामग्री मैग्नोनिक उत्तेजना का समर्थन करती है और परिणामस्वरूप गोलों के लिए कुशल और कम-नुकसान वाला जोड़ होता है।

शोधकर्ताओं ने दो गोलों के बीच मजबूत युग्मन प्राप्त किया, यहां तक कि एक सेंटीमीटर की दूरी पर, सर्किट में एक साझा सुपरकंडक्टिंग रेजोनेटर से दोनों गोलों को चुंबकीय रूप से जोड़कर।

यी ली अर्गोने के एक सामग्री वैज्ञानिक और अध्ययन के प्रमुख लेखक हैं।

“यह एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है,” ली ने कहा। “इसी तरह के प्रभाव मैग्नोन और सुपरकंडक्टिंग रेजोनेटर के बीच भी देखे जा सकते हैं, लेकिन इस समय हमने इसे दो मैग्नोन रेजोनेटर के बीच किया है बिना सीधे इंटरैक्शन के। जोड़ साझा सुपरकंडक्टिंग रेजोनेटर के माध्यम से दोनों गोलों के बीच अप्रत्यक्ष इंटरैक्शन से आता है।”

नए अध्ययन की एक महत्वपूर्ण प्रगति के रूप में, 2019 के अध्ययन की तुलना में, चुंबकीय रेजोनेटर में मैग्नोन की लंबी सुसंगतता थी।

“यदि आप एक गुफा में बोलते हैं, तो आप एक प्रतिध्वनि सुन सकते हैं,” नोवोसाड ने कहा। “प्रतिध्वनि जितनी देर तक रहती है, सुसंगतता उतनी ही लंबी होती है।”

“इससे पहले, हमने निश्चित रूप से मैग्नोन और एक सुपरकंडक्टिंग रेजोनेटर के बीच एक संबंध देखा था, लेकिन इस अध्ययन में उनके सुसंगतता समय बहुत लंबे हैं क्योंकि गोलों का उपयोग किया जाता है, जो कारण है कि हम अलग मैग्नोन के बीच बातचीत के साक्ष्य देख सकते हैं,” ली ने जारी रखा।

ली का कहना है कि अध्ययन लघु आकार के क्वांटम उपकरणों का मार्ग प्रशस्त कर सकता है क्योंकि डिवाइस में चुंबकीय स्पिन इतने उच्च संकेंद्रित हैं।

“यह संभव है कि छोटे चुंबक नए क्वांटम कंप्यूटरों का रहस्य रख सकते हैं,” ली ने निष्कर्ष निकाला।