Ограниченная скорость записи и считывания информации, записанной на магнитном носителе, определяет предел максимального быстродействия этого носителя, к примеру, жесткого диска. Для ускорения процессов записи и чтения исследователи пытаются помогать этим процессам ультракороткими импульсами лазерного света и другими методами, которые позволяют уменьшить время переключения состоянии областей магнитного материала. Такой путь является весьма многообещающим, однако, задействованные в этом всем физические механизмы остаются плохо изученными и на сегодняшний день. Вся проблема заключается в сложной структуре и сложных взаимодействиях частиц магнитных материалов, которые на самом маленьком уровне можно рассматривать как квантовые системы, состоящие из множества отдельных квантовых объектов.
© Michael Messer, ETH Zurich
Квантовые системы, состоящие из множества объектов, достаточно трудно поддаются моделированию и практическому изучению из-за сложных взаимодействий между входящими в их состав отдельными объектами. Поэтому физики из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюрихе создали своего рода «квантовый коктейль» из синтетического кристалла, в котором «замешано» строго заданное количество квантовых частиц известного и изученного вида. При помощи такого кристалла ученые проводят исследования сложных квантовых систем, что в будущем может помочь в деле разработки технологий хранения информации следующего поколения.
Весьма необычным в этом деле является сам синтетический кристалл, который состоит из чистого света. Этот кристалл является своего рода ловушкой для электрически нейтральных атомов одного из магнитных материалов. И все это вместе является моделью частички магнитного материала, используемого в магнитных устройствах хранения информации. Однако, в отличие от используемых твердых магнитных материалов, которые подвержены влиянию массы отрицательных эффектов, связанных с наличием дефектов и посторонних примесей, кристалл «квантового коктейля» является абсолютно чистым, что позволяет точно настроить и измерить все параметры сложной квантовой системы.
Благодаря высокой чистоте проводимых экспериментов, исследователи смогли идентифицировать и контролировать микроскопические процессы в квантовой системе, благодаря чему уже были найдены некоторые методы, позволяющие лучше и быстрее управлять магнитным состоянием этой искусственной «частички» магнитного материала. Интересным является то, что переключению системы в антиферромагнитное и ферромагнитное состояние оказывает огромную помощь физическое встряхивание всего светового кристалла с заключенными атомами в момент переключения. И эта тонкость, без сомнений, должна будет учтена при поиске новых магнитных материалов и разработке новых технологий магнитной записи следующего поколения.
Статья опубликована в журнале Nature
Источник: dailytechinfo.org
