Spintronik durchläuft blaue Periode

Ein Farbstoff verwendet Tinte, Farbe und in der blauen Lackierung der British Rail könnte Schlüssel zum Gebäude zukünftige EDV-Geräte und Quantenmechanik zu erkunden.

Es heißt Kupfer Pthalocyanine. Ein Team von Wissenschaftlern in Großbritannien benutzt, um die Spintronik, die Manipulation des Elektronen-Spins zu erkunden. Elektronen können eine der zwei Spinzustände, "oben" oder "down" und dieser Spin-Zustand kann verwendet werden, um Bits von Informationen, speichern, ebenso wie elektrischer Ladung in herkömmlichen Computern verwendet wird.

In einem typischen Laptop erzeugt ändern des Status eines Bits von 1 auf 0, ein- oder auszuschalten, Wärme. Spintronik Computer würde viel weniger, so dass Schaltungen kleiner zu sein. Spintronik ist auch eine Allee für Quantencomputer, da die Spins der einzelnen Elektronen den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen und können in zwei Staaten auf einmal erhöht ein Computerspeicher und Berechnung. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

Spinzustände

In ihrem Experiment verdampft Blei Studienautor Marc Warner, jetzt Research Fellow an der Harvard University und Gabriel Aeppli, Direktor des Londoner Zentrums für Nanotechnologie, eine Stichprobe von Kupfer Phtalocyanine oder CuPc. Der Dampf kondensiert auf ein Substrat in einer hauchdünnen Schicht. Jedes Molekül des Farbstoffs besteht aus einem Kupfer-Atom umgeben von Stickstoffatomen und Ringe aus Carbon.

Dann legen sie den Farbstoff in einem Magnet-Resonanz-Spektrometer, das funktioniert so ähnlich wie eine Mikrowelle, aber ist viel präziser – es erzeugt sehr kurze Impulse von Mikrowellen, nur wenige zehn Milliardstel einer Sekunde lang. Die Kupferatome alle haben ein einzelnes Elektron in der äußeren Schale, und die Mikrowelle Impulse erzeugen ein Magnetfeld, das die Elektronen-Spin, legt es in ein "nach oben" oder "down" Staat richtet. Das wäre das Äquivalent des Schreibens von Daten in einem Computer. Die "Bits" konnte "gelesen" werden, durch die Messung der Spin-Zustand.

Weil die Elektronen-Spins die Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen, können sie beide rauf und runter sein, zur gleichen Zeit nehmen auf keinen bestimmten Wert, bis sie beachtet werden.

Spin-Experimente haben zuvor getan. Was überrascht Warner und Aeppli war wie lange eine bestimmte Runde blieb das äußere Magnetfeld, und wie lange dauerte die übereinanderliegenden Staaten oder Staates, in dem ein Elektron sowohl "oben" und "unten" zur gleichen Zeit ausgerichtet. Beide waren viel länger als üblich, in einem Material, das relativ billig und leicht zu verarbeiten ist.

Bei 5 Grad Kelvin oder minus 450 Grad Celsius die Spins waren parallel zum Feld 59 Millisekunden, und die überlagerten Zustand dauerte 2,6 Millisekunden. Erhöhung der Temperatur verringert die Zeiten.

"Es war eine längere Zeit als wir kein Recht hatten zu erwarten", sagte Aeppli.

"Es gibt andere Materialien, die massiv überschreiten," sagte Warner LiveScience. "Aber diese Materialien haben einige relative Nachteile."

Während Millisecondsmay nicht viel erscheinen, ein typisches Notebook funktioniert auf Zeitskalen kleiner als die — Zweitens Milliarden von Processesper sind typisch für die meisten modernen Prozessoren. [Die Entwicklung von Computern: 1882 bis Gegenwart]

Großer Schritt nach vorn

Trotzdem sind die Bits nicht ganz so nützlich, wie sie sein müssen – noch. Warner stellte fest, dass es noch nicht klar wie lange ein Quantenbit müsste seine überlagerten Zustand in einem echten Quantencomputer zu halten, aber diese Art von Arbeit kann helfen, das herauszufinden ist. "Ein Theoretiker könnte sagen, wir brauchen ein Qubit mit einer Lebensdauer von Minuten, aber in der Praxis ist nie ganz klar, was ist und was nicht in ein bestimmtes System möglich."

Michael Flatté, Professor für Physik an der University of Iowa und Experte für Spintronik, sagte die Verwendung von CuPc und die Langlebigkeit der Bits war ein großer Schritt vorwärts. "Dies zeigten, kann man lange Dekohärenz Zeiten in einem Kunststoff-Rahmen," sagte Flatté, die an der Studie beteiligt war. "Es hat einen Vorteil gegenüber der Verwendung von Mängeln in der Diamond", sagte er, unter Bezugnahme auf ein anderes Material verwendet in der Spintronik. "Man lange Spin Kohärenz Zeiten, aber du gehst nicht zum Prozess Diamanten so leicht."

Mehr Arbeit muss getan werden, um die Spins ausgerichtet länger zu bleiben und die übereinanderliegenden Staaten zum letzten bekommen. Aeppli, sagte seine Labor-Pläne, weitere Experimente mit anderen Elementen, wie z. B. Kobalt, zu tun, die in organischen Molekülen ähnlich CuPc passen. "Es gibt eine Vielzahl dieser Moleküle," sagte er. "Sie können sich in verschiedenen Atomen einwählen. Es ist wie Lego – mit einer Menge von Steinen. "

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