Az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont nanooptikai kísérletekre szolgáló vákuumkamrája, amelyet az ELI Lézerközpontbeli kísérletekhez használtak

„A szegedi ELI Lézerközpont fényforrásai és kutatói berendezései olyan egyedülálló kísérletek elvégzését tették lehetővé az elmúlt 4 év folyamán, amelyek jelentős előrelépést jelentenek töltött részecskék gyorsítása vagy nanooptikai áramkörök fejlesztése kapcsán. A kísérleteket az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói kezdeményezték és az ELI nemrég megépült berendezései segítségével hajtottuk végre azokat”

– mondta el Dombi Péter, a projekt vezetője.

Számos fontos anyagi rendszer létezik, ahol kulcsfontosságúak az ún. ultragyors, a másodperc milliomodrészének millárdodrészéig tartó folyamatok. A projekt összes fejlesztése arra épít, hogy megismerjék a különböző anyagi rendszerekben mozgó elektronok folyamatait ezen a felfoghatatlanul gyors időskálán. Az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont és az ELI Lézerközpont kutatói ezeket a folyamatokat vizsgálják és irányítják a lézerfény segítségével. A projektben a kutatók jelentős előrelépést tettek a lézerrel gyorsítható negatív ionok esetén is, hiszen megépítettek egy olyan kompakt lézeres részecskegyorsítót, amely egyedülálló módon képes negatív töltésű oxigén és szénionok gyorsítására egy mindössze egytized köbméteres vákuumkamrában. A lézerrel előállított részecskenyalábokat a továbbiakban egészségügyi és ipari alkalmazásokban is szeretnék majd alkalmazni. A fejlesztések az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont által elnyert 281,8 millió Ft pályázati támogatással valósulhattak meg, amelyet a szegedi ELI Lézerközpontban megvalósítható felhasználói kísérletek elvégzésére biztosított a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alap.

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Részecskegyorsítási és nanooptikai kísérletek az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont és az ELI Lézerközpont együttműködésében appeared first on Műszaki Magazin.

Eredményeikkel hozzájárultak, hogy több kvantumbites logikai műveletek és kvantuminformatikai rendszerek valósulhassanak meg, kétdimenziós anyagokban előállított ponthibákkal.

A kvantumtechnológia azon eljárások és eszközök gyűjtőneve, amelyekben a kvantummechanika alapvető jelenségeit az informatika, a kommunikáció és a méréstechnika szolgálatába állítjuk, és a klasszikus megoldásokhoz képest pontosabb vagy gyorsabb eredményeket érünk el vele. E rendszerek alapvető építőkövei a kvantumbitnek vagy qubitnek nevezett kétállapotú rendszerek. Többféle kvantumrendszer vetődött már fel kvantumbitek megvalósítása céljából, és ezek között a félvezetőbe ágyazott ponthibák igen ígéretesek a szobahőmérsékleten való működés szempontjából.

A kristályokban a ponthibák gyakran előforduló molekulaszerű képződmények. Ezek a kristálynövekedés során vagy utólag, például ionbesugárzás révén jöhetnek létre. Persze nem minden ponthiba vagy nem minden gazdakristály alkalmas kvantumbitek fizikai megvalósítására, mert az ilyen működésnek szigorú követelményei vannak. Ahhoz, hogy hatékony kvantumbiteket alkossunk, létfontosságú, hogy olyan rendszereket találjunk, amelyeknek a kvantumállapotait jól tudjuk iniciálizálni, manipulálni és kiolvasni. Ehhez nemcsak a ponthibák atomi szintű kísérleti megismerésére és szerkezetének előállítására van szükség, hanem elektronszerkezetük és magnetooptikai tulajdonságaik részletes megismerésére is. A szilárdtestbe ágyazott ponthibák atomi szintű szimulációjának közelmúltbeli fejlődése lehetővé teszi, hogy számításokkal pontosan leírhassuk ezeket a tulajdonságokat, sőt, egy adott célra új kvantumbit-típusok alkalmazhatóságát jósoljuk meg.

Gali Ádám kutatócsoportjának legfrissebb tanulmányában szisztematikusan vizsgálták a semleges töltésű szénhiba kvantumbitként való használhatóságát az atomi vastagságú volfrám-diszulfidban előforduló szénszubsztitúciós hibák atomi pontosságú előállítása terén elért legfrissebb eredményekre alapozva. Sűrűségfunkcionálelmélet-alapú számítással azt találták, hogy az anyagra jellemző óriási spin-pálya kölcsönhatás a gerjesztett állapotokat egymással keveri, és ennek köszönhetően foszforeszkál telekommunikációs hullámhosszon kibocsátva a koherens fényt e kétdimenziós anyagban. Eredményeik alapján ez a foszforeszkáló hiba kvantumbitként hasznosítható, amelyhez megadták a megfelelő kvantum-optikai eljárást, és ezzel megalapozták a skálázható kvantumbitek kvantumprotokollját is, mégpedig telekommunikációs hullámhosszú spin-foton interfésszel együtt. A hagyományos háromdimenziós anyagokkal összehasonlítva a kétdimenziós anyagok a ponthibák könnyű manipulációját teszik lehetővé, és más architektúrákba is integrálhatóak. Gali Ádám kutatócsoportjának munkája hozzájárul ahhoz, hogy több kvantumbites logikai műveleteket és kvantuminformatikai rendszereket valósítsanak meg kétdimenziós anyagokban előállított ponthibákkal.

The post Új kvantumbitet jósoltak meg a Wigner FK kutatói appeared first on Műszaki Magazin.

A mai számítógépek processzorában az elektronok töltése hordozza az információt: a van áram/nincs áram képviseli a 0-t és az 1-et. A spintronikában az elektronok spinje hordozza az információt. A spint úgy lehet elképzelni, mint egy picike mágneses iránytűt, amely ugyanúgy az elektron tulajdonsága, mint a töltése.

A skyrmionokat Tony Skyrme angol elméletifizikus vezette be, hogy segítségükkel megmagyarázza a részecskék stabilitását. Ezt a koncepciót vették át szilárdtestfizikusok, amikor mágneses rendszerekben néhányszor 10 nanométeres részecskeszerű mintázatot fedeztek fel. A skyrmionok középpontjában a spinek mintha csomót alkotnának, és így nagyon stabilak a kristályhibákkal vagy a hőmozgással ellentétben. A spinek a skyrmion magja körül örvénylenek, és az örvénymintázat tovaterjedhet az anyagban, hasonlóan, mint a víz örvénylése a medencében. A skyrmionok további érdekessége, hogy elektromos és mágneses térrel terelgethetők, manipulálhatók. A szakemberek azt várják, hogy segítségükkel az adattárolásban újabb miniatürizálási lépést lehet tenni, mivel sokkal sűrűbben lehet egymás mellé pakolni őket, nagyon stabilak, így memóriákat lehetne készíteni belőlük.

A mágneses skyrmionok új típusát fedezték fel nemrégiben a BME Fizika Tanszékének munkatársai. A magyar kutatók felfigyeltek a spintronikában ígéretes multiferroikus anyagok tanulmányozása közben egy új vegyületre, melynek a mágnesezettségi görbéje szokatlan platókat mutatott. Ezt a kristályt mágneses atomerő-mikroszkópiával kezdték vizsgálni, amelyhez egy speciális, ferromágneses tűt használtak, mellyel nemcsak az anyag topográfiáját, de a mágnesezettség változásait is meg tudták mérni. Ez a kísérlet volt az, ami először mutatta, hogy az anyag felületén különböző modulált struktúrák jelennek meg. Ezek közül a legegyszerűbb a mágneses ciklois, ami azt jelenti, hogy a spinek mint klasszikus nyilacskák hegyei, ciklois mintázatot írnak le a térben, ahogy rácshelyről rácshelyre haladunk. Amikor a ciklois fázisból eljutottak a skyrmion fázisba, látták, hogy mágneses csomók jelentek meg a minta felszínén, amelyekről a későbbi vizsgálatok kiderítették, hogy valóban skyrmionok. A korábban felfedezett skyrmionok örvényszerű mintázatával ellentétben az új skyrmionokban egy sündisznóra hasonlít a spinek mintázata a középpont körül.

Jelenleg azon dolgoznak, hogy megértsék, hogyan változik az elektronok spinje, és hogyan torzulnak az elektronok töltésfelhői, mert ez jó lehetőséget nyitna arra, hogy elektromos tér segítségével forgassák a skyrmionokat és kiolvassák belőlük az információt.

A BME kutatói a skyrmionok családját szeretnék bővíteni, azaz olyan mintázatokat, csomókat keresnek, amelyek közvetlenebb hozzáférést engednek a bennük tárolt információhoz.

Jelenleg olyan anyagokat vizsgálnak, amelyek mágnesesek, megfelelő kristálystruktúrával rendelkeznek, és elég lágy mágneses anyagok ahhoz, hogy kialakíthassák az említett mintázatokat. Vannak arra is próbálkozások, hogy mesterségesen hozzanak létre skyrmionokat. Különböző fémrétegeket egymásra párologtatnak és mivel a rétegek között nem lesz tükrözési szimmetria, ez egy csavarodást fog belekódolni a rendszerbe. Az ilyen vé­kony­rétegek alkalmasak lehetnek arra is, hogy az iparban felhasználják őket, és valódi memóriaelemeket építsenek belőlük.

Forrás: eletestudomany.hu 

The post A mágneses sündisznóké a jövő? appeared first on Műszaki Magazin.