La fisica dell’Università di Vienna ha risolto un problema ostinato. Hanno fatto vivere i magnoni cento volte più a lungo.
I magnoni sono onde di magnetizzazione. Pensateli come increspature sull’acqua, tranne per il fatto che l’acqua è un materiale magnetico solido. A differenza dei fotoni che sfrecciano attraverso il vuoto o la fibra di vetro, questi rimangono bloccati all’interno dei solidi. Quel confinamento è stranamente utile. Le loro lunghezze d’onda possono ridursi a nanometri. Ciò significa che i circuiti magnonici potrebbero eventualmente adattarsi ai chip degli smartphone.
C’è un problema. Sono sempre morti troppo in fretta.
Qualche centinaio di nanosecondi? Inutile per calcoli seri.
Non più. Un team guidato da Wiener ha misurato la durata dei magnon fino a 18 microsecondi. È pubblicato su Science Advances. Quel numero potrebbe sembrare piccolo, ma nel tempo quantico è un’eternità. All’improvviso, queste eccitazioni si comportano meno come segnali in dissolvenza e più come gli affidabili qubit superconduttori che eseguono i potenti processori di oggi. Potremmo avere di fronte un computer quantistico abbastanza piccolo da contenere un centesimo.
I cristalli freddi nascondono il limite
Due trucchi hanno cambiato tutto.
Innanzitutto, il team ha smesso di utilizzare magnoni uniformi e a lunga lunghezza d’onda. Quelli vengono distrutti da difetti superficiali. Il passaggio alle versioni a lunghezza d’onda corta evita completamente questi intoppi. I problemi superficiali uccidevano la durata della vita prima che potesse accadere qualcosa di interessante.
In secondo luogo, la temperatura è importante.
I ricercatori hanno lasciato cadere sfere di granato di ferro ittrio estremamente pure in un criostato. Li hanno raffreddati a 30 millikelvin. Appena sopra lo zero assoluto. Il caldo è il nemico qui. I processi termici normalmente distruggono rapidamente i magnoni. Congelarli si ferma il decadimento.
Il risultato è stato inaspettato.
Il limite di vita non era una dura legge della fisica. Era solo sporcizia nel cristallo.
Hanno testato tre sfere di varia purezza. Lo schema era chiaro. Un materiale più pulito equivale a una maggiore durata. Anche il loro campione “più impuro” ha battuto i precedenti record mondiali. In realtà è una buona notizia. Non abbiamo bisogno di nuove teorie fisiche. Abbiamo solo bisogno di una migliore scienza dei materiali.
Di cosa ha bisogno adesso un chip?
Una durata di vita di 18 microsecondi cambia il gioco.
I Magnon smettono di essere gli anelli deboli. Diventano memoria. Diventano canali. Un singolo percorso magnonico potrebbe connettere centinaia di qubit. Pensatelo come un bus quantistico. Risolve un problema di scalabilità che da anni infastidisce gli ingegneri.
Sono anche traduttori universali. Poiché si trovano in uno stato solido, i magnoni comunicano facilmente con fononi, fotoni e altre quasiparticelle. Nelle architetture ibride, le diverse tecnologie quantistiche spesso si rifiutano di parlare. I Magnon colmano il divario.
“Ultralongevo” è un eufemismo. Adesso si tratta di densità di interazione.
La strada da seguire è la produzione, non la teoria. Rendi lo YIG più pulito e le onde andranno oltre. Non siamo ancora arrivati a quel punto, ma il collo di bottiglia è cambiato. Non si tratta più della morte dell’onda. Riguarda il materiale che lo trattiene.
