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 ditors' notes

Scientists demonstrate the potential of electron spin to transmit quantum information

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Des scientifiques démontrent le potentiel du spin électronique pour transmettre des informations quantiques

par William Schulz, Laboratoire national Lawrence Berkeley

La propagation des paquets d'ondes Magnon dans un antiferromagnétique est révélée dans ces instantanés obtenus à l'aide de paires d'impulsions laser. Crédit : Joseph Orenstein/Laboratoire de Berkeley

Le spin de l’électron est le bit quantique parfait de la nature, capable d’étendre la plage de stockage d’informations au-delà de « un » ou de « zéro ». L'exploitation du degré de liberté de spin de l'électron (états de spin possibles) est un objectif central de la science de l'information quantique.

Les progrès récents réalisés par Joseph Orenstein, Yue Sun, Jie Yao et Fanghao Meng, chercheurs au Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), ont montré le potentiel des paquets d'ondes magnon (excitations collectives du spin électronique) pour transporter des informations quantiques sur des distances substantielles dans une classe de matériaux appelés antiferromagnétiques.

Leurs travaux bouleversent la compréhension conventionnelle de la façon dont de telles excitations se propagent dans les antiferromagnétiques. L’ère à venir des technologies quantiques (ordinateurs, capteurs et autres appareils) dépend de la transmission fidèle d’informations quantiques à distance.

Avec leur découverte, rapportée dans un article publié dans Nature Physics, Orenstein et ses collègues espèrent avoir fait un pas de plus vers ces objectifs. Leurs recherches font partie des efforts plus larges du Berkeley Lab visant à faire progresser l’information quantique en travaillant dans l’écosystème de la recherche quantique, de la théorie à l’application, pour fabriquer et tester des dispositifs quantiques et développer des logiciels et des algorithmes.

Les spins électroniques sont responsables du magnétisme des matériaux et peuvent être considérés comme de minuscules barres magnétiques. Lorsque les spins voisins sont orientés dans des directions alternées, le résultat est un ordre antiferromagnétique et l'arrangement ne produit aucune magnétisation nette.

Pour comprendre comment les paquets d'ondes magnon se déplacent à travers un matériau antiferromagnétique, le groupe d'Orenstein a utilisé des paires d'impulsions laser pour perturber l'ordre antiferromagnétique à un endroit tout en sondant à un autre endroit, donnant ainsi des instantanés de leur propagation. Ces images ont révélé que les paquets d’ondes magnon se propagent dans toutes les directions, comme les ondulations sur un étang provoquées par un caillou laissé tomber.

L’équipe du Berkeley Lab a également montré que les paquets d’ondes magnon dans l’antiferromagnétique CrSBr (bromure de sulfure de chrome) se propagent plus rapidement et sur de plus longues distances que ne le prédiraient les modèles existants. Les modèles supposent que chaque spin électronique se couple uniquement à ses voisins. Une analogie est un système de sphères reliées aux voisins proches par des ressorts ; déplacer une sphère de sa position préférée produit une vague de déplacement qui se 

propage avec le temps.

tonnamment, de telles interactions prédisent une vitesse de propagation qui est de plusieurs ordres de grandeur plus lente que celle réellement observée par l’équipe.

"Cependant, rappelez-vous que chaque électron en rotation est comme un petit barreau aimanté. Si nous imaginons remplacer les sphères par de minuscules barres aimantées représentant les électrons en rotation, le tableau change complètement", a déclaré Orenstein. "Maintenant, au lieu d'interactions locales, chaque barre aimantée se couple aux autres dans tout le système via la même interaction à longue portée qui attire un aimant de réfrigérateur vers la porte du réfrigérateur."

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COMMEBTAIRES

  C et article est res interessant  :

 ''To spin '' veut dire tourner   et le spin designe la rotation    ,,,

Mais  cet article  me permet  de redonner à mes lecteurs  d abord les positions academiques  

Qu'est-ce que le spin de l'électron ?

Théorie  ?

Réponse 1 : Un spin électronique fait référence à une forme de moment cinétique des électrons. .2De plus, il s’agit d’une propriété quantique des électrons et son ampleur est permanente. Le nombre quantique de spin fournit des informations sur l’état quantique unique d’un électrondans une configuration precise  .3/Les spins jouent également un rôle important en mécanique quantiqu

/Comment fonctionne le spin quantique ?Comprendre le spin quantique ??

En résumé,  ce moment cinétique serait produit si une particule tournait physiquementsur elle meme  mais les valeurs mesurées sont tout simplement trop élevées. La vitesse de rotation nécessaire serait plus rapide que la lumière. 

   Je promets a mes lecteurs  de reprendre c sujet dimanche et de discuter de la proposirion de mo,n lecteur  JEAN JACK MICALEFFd essayeer  de e ""déorger'' le spin de son energie !!!

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 More information: Yue Sun et al, Dipolar spin wave packet transport in a van der Waals antiferromagnet, Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-024-02387-2

Journal information: Nature Physics 

Provided by Lawrence Berkeley National Laboratory 

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