Les systèmes variant dans le temps, les matériaux aux propriétés qui changent au fil du temps, ont ouvert de nouvelles possibilités pour la manipulation expérimentale des vagues. Contrairement aux systèmes statiques, qui présentent les mêmes propriétés au fil du temps, ces matériaux brisent la symétrie dite de la traduction temporelle. Cela invite à son tour l'émergence de divers phénomènes fascinants, y compris la réflexion temporelle, la réfraction et la diffraction.
La plupart des études de matériaux variant jusqu'à présent sont des systèmes optiques, ou en d'autres termes, des systèmes conçus pour manipuler la lumière de manière spécifique. Plus récemment, cependant, certains physiciens ont commencé à explorer la possibilité de réaliser des systèmes magroniques variant dans le temps, qui sont constitués d'excitations collectives de spin électronique en forme d'onde dans les matériaux magnétiques et peuvent transporter des informations avec une faible perte d'énergie.
Des chercheurs de l'Université de Shanghaitech, de l'Université du Shandong, de l'Institut de physique technique de Shanghai, de l'Académie chinoise des sciences et de l'Université de Zhejiang ont conçu une nouvelle stratégie pour la réalisation expérimentale du couplage fort variant dans le temps dans les systèmes magiques.
Leur approche, décrite dans un article publié dans Lettres d'examen physiques'appuie sur une technique appelée spectroscopie par CAMB à résolution temporelle, qui peut être utilisée pour détecter la variation spectrale en évolution rapide des modes de magnon couplés.
« Nous avons découvert un mode Magnon induit par la pompe (PIM) sous le congé de micro-ondes en 2023. Le PIM est unique car il répond facilement aux champs micro-ondes extrêmement faibles (autour du niveau Nanotesla qui est 10 000 fois plus faible que le champ magnétique de la Terre) », a déclaré à Bimu Yao et Wei Lu, qui a dirigé cette étude, a déclaré à Issues.fr.
« Motivés par cela, nous avons demandé: que se passe-t-il si le lecteur continu est remplacé par des impulsions? En conséquence, nos expériences ont révélé des oscillations de type rabi gazouillis, manifestant un moyen de spin variant dans le temps.
L'objectif clé des travaux récents de Yao et de ses collègues était de réaliser expérimentalement la rupture de la symétrie temporelle dans un système basé sur des puces en ondes de spin ou des modes de magnon. Pour y parvenir, ils ont dû réaliser un couplage fort en fonction du temps entre les magnons dans un gui-guide d'ondes co-planaire.
« Nous voulions également créer des interfaces temporelles et des calendriers pour les magnons pour démontrer la diffraction du temps », a déclaré Jinwei Rao et Lihui Bai, professeurs de l'Université du Shandong qui ont réalisé cette étude à l'Université de Shanghaitech. « Enfin, nous avons décidé de développer une technique capable de résoudre des variations spectrales à l'échelle nanoseconde, révélant des forces de couplage variant dans le temps non observables. »
Pour créer leur système magronique, les chercheurs ont placé un ferrimagnet (c'est-à-dire un matériau composé de populations d'atomes avec des moments magnétiques opposés) sur un guide d'onde coplanaire, une ligne de transmission dans laquelle les conducteurs se trouvent dans un seul plan sur un substrat. Ils ont ensuite envoyé des impulsions de pompe micro-ondes périodiques à travers le système pour exciter les modes de magnon dans le ferrimagnet.
« La formation rapide et le déclin du PIM aux bords d'impulsion modulent le couplage entre le PIM et l'autre mode Magnon », a expliqué Rao.
« La variation de fréquence des modes de magnon se produit à l'échelle de la nanoseconde, dépassant de loin la vitesse d'acquisition des analyseurs commerciaux. Pour capturer ce processus ultrafast dynamique, nous avons développé une nouvelle technique de spectroscopie de peigne à fréquence à résolution temporelle (TRFCS).
« Les impulsions micro-ondes périodiques correspondent à un peigne de fréquence comprenant de nombreux composants discrets et également espacés dans le domaine de fréquence. Lorsqu'il est appliqué à un ferrimagnet, ces composants sondent simultanément la réponse de résonance des modes Magnon sur une large plage de fréquences. »
En utilisant la technique TRFCS qu'ils ont développée, les chercheurs ont pu détecter des variations spectrales de modes de magnon à l'échelle nanoseconde, qui est des ordres de grandeur plus rapidement que les techniques largement utilisées. Une telle résolution était essentielle pour observer les changements soudains de la dispersion de Magnon qui forment les «interfaces temporelles».
Pour produire des missions de temps (c'est-à-dire, des changements nets dans le couplage à des instants spécifiques) dans leur système, les chercheurs ont raccourci la source d'énergie externe utilisée pour moduler les interactions entre les modes Magnon, également connus sous le nom de « pompe ».
« L'influence rapide et le désactivation créent deux interfaces temporelles adjacentes (une fente temporelle). L'utilisation de deux impulsions courtes fait une double fente de temps », a déclaré Yao. « Le spectre montre des bandes latérales dont l'espacement évolue inversement avec une séparation de fente – l'analogue du domaine temporel du double coup de jeune. »
Cette étude présente une nouvelle stratégie viable et pratique pour réaliser un couplage fort variant dans le temps dans un système magronique basé sur des puces, sans le reconfigurer. En utilisant leur approche, les chercheurs ont pu démontrer pour la première fois la diffraction temporelle à double fente des modes de magnon.
À l'avenir, d'autres équipes de recherche pourraient concevoir des méthodes similaires pour la nanoseconde, la spectroscopie à large bande des systèmes micro-ondes et les appliquer à la réalisation des systèmes magiques variant dans le temps.
« Notre travail démontre le potentiel de permettre une multiplication efficace de magnon et un contrôle programmable, améliorant ainsi l'efficacité de conversion des ondes de spin, permettant des mélangeurs tous magnétiques et des sources GHZ sur puce pour les systèmes de calcul à faible perte et hybride », a conclu Wei Lu.
« La technique TRFCS sert d'outil polyvalent pour étudier les systèmes micro-ondes dynamiques. Ensuite, nous raccourcirons les fentes / impulsions pour capturer un comportement ultrafast de la réfraction / diffraction temporelle et intégrerons des systèmes de couplage puissants multi-fentes sur la` `Magnonics programmées à réduction ''.
Écrit pour vous par notre auteur Ingrid Fadelli, édité par Sadie Harley, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
