Току нет!

АрхивЧеловек и Общество

Удивительных результатов достигли почти одновременно две международные группы физиков. Сыграв на тонких моментах квантовой теории, им удалось возбудить в полупроводниках чисто спиновый поток электронов без переноса заряда.

Удивительных результатов достигли почти одновременно две международные группы физиков. Сыграв на тонких моментах квантовой теории, им удалось возбудить в полупроводниках чисто спиновый поток электронов без переноса заряда. Этот новый физический эффект — по сути, редкое проявление сугубо квантовых явлений на макроуровне — возможно, станет основой принципиально новых устройств спинтроники и фотоники, в которых перенос и обработка информации есть, а электрического тока нет.

Электрон, как известно, помимо заряда обладает еще и спином — чисто квантовым свойством, которое может принимать значения ±1/2 (или спин «вверх»/»вниз»). В спин можно закодировать один бит классической или даже один кубит квантовой информации. Сегодня во многих лабораториях мира активно разрабатывают спинтронные устройства, которые могут прийти на смену обычным электронным чипам. В них информация будет переноситься спином, а не зарядом электронов.

Однако во всех известных разработках вместе с переносом спина движутся и заряды, то есть течет обычный электрический ток. В новых экспериментах одновременно с электронами со спином «вверх» строго в противоположном направлении движется ровно столько же электронов со спином «вниз» и наоборот. В результате получается чисто спиновый ток без обычного электрического, а значит, и без разности потенциалов. Согласованного движения электронов ученым удалось добиться с помощью двух импульсных поляризованных лазеров, частота одного из которых ровно вдвое меньше, чем у другого. В результате валентные неподвижные электроны могли попасть в зону проводимости полупроводника, поглотив либо один, либо сразу два фотона. Остальное сделали законы квантовой теории, которые запрещают иное движение электронов в такой ситуации. В экспериментах одна группа исследователей использовала селенид цинка, а другая арсенид галлия/арсенид галлия-алюминия.

Науке известно не так много проявлений квантовых законов на макроуровне. Пожалуй, наиболее известные из них — сверхтекучесть и сверхпроводимость. Новый эффект стоит в одном ряду с ними. И хотя пока спиновый ток течет на расстояния лишь в несколько десятков нанометров, и не очень ясно, как его можно использовать, специалисты уверены, что за новым физическим явлением большое будущее.