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标题: 突破！中国科学家发现新磁子态，或可用于芯片和雷达（转） [打印本页]

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 15:47
标题: 突破！中国科学家发现新磁子态，或可用于芯片和雷达（转）

科技频道
突破！中国科学家发现新磁子态或可用于芯片和雷达

澎湃新闻
03-12 10:22 来自上海市

3月10日，上海科技大学官网发布消息称，上海科技大学物质科学与技术学院陆卫教授课题组近日在光子-磁子相互作用及强耦合调控方向取得重要进展。研究团队首次在铁磁绝缘体单晶中发现了一种全新的磁共振，命名为光诱导磁子态（pump-induced magnon mode, PIM）。此项发现为磁子电子学和量子磁学的研究打开了全新的维度。

该成果发表在物理学领域旗舰期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

论文的标题是《一种与沃克模式强相互作用的光诱导磁子态》（Unveiling a Pump-Induced Magnon Mode via Its Strong Interaction with Walker Modes）。

上述消息称，陆卫教授团队的发现，突破了“垄断”该领域长达60多年的“Walker modes”这一范畴，发掘了新的磁子态，或可在雷达、通讯、信息无线传输等领域使用。

新的磁子态

1956年，美国新泽西州贝尔电话实验室的工作人员沃克（L. R. Walker）撰写论文，给出了磁性块体空间受限磁子态的数学描述，随后其论文发表，这一磁子态被称为Walker modes。在随后的60多年中，块体磁性材料中研究的磁子态几乎都属于Walker modes范畴。

电子科技大学物理学院,、电子薄膜与集成器件国家重点实验室严鹏教授等人2023年发表在中文学术期刊《物理学报》上的综述文章《磁子学中的拓扑物态与量子效应》一文介绍，量子化的自旋波称为磁子(magnon)。

而自旋波(spin wave)是磁性体系中自旋进动的集体激发态，最早由物理学家布洛赫(Bloch, 1952 年诺贝尔物理学奖获得者)于1930年提出，用来解释铁磁体自发磁化强度随温度变化的重要规律，随后在1957年被物理学家布罗克豪斯(Brockhouse, 1994年诺贝尔物理学奖获得者)采用非弹性中子散射实验所证实。

自旋波的波长可以小到几个纳米, 能够提高信息的存储密度, 有利于磁子器件的微型化和高集成度。而且，自旋波的传输不涉及电子的运动, 既可以在磁性金属中传播, 也可以在磁性绝缘体中传播, 避免了由于焦耳热产生的功耗。

每个磁子携带一个约化普朗克常量的自旋角动量，因此，磁子也可以像电子一样承载和传递自旋信息。磁子学的主要目的就是将信息载体替换为自旋波, 通过自旋波来进行信息传输和逻辑计算。此前的信息载体是电子的电荷或自旋属性。

上海科技大学上述消息称，磁子态是电子自旋应用中的核心概念，它是磁性材料中的自旋集体激发。宏观磁性的起源主要是材料中未配对的电子。电子有两个众所周知的基本属性：电荷与自旋。前者是所有电子器件操控的对象。而自旋，尤其是磁性绝缘体中的自旋，能够完全避免传导电子的欧姆损失，充分发挥自旋长寿命、低耗散的优势，因此对于开发自旋电子学器件意义重大。磁子还可以与超导量子比特相互作用，在量子信息技术中发挥重要作用。

最新发表的研究发现，在低磁场下，铁磁绝缘体单晶球在受到强微波激励时，内部的非饱和自旋会获得一定的协同性，产生一个与微波激励信号同频率振荡的自旋波，该自旋波可被命名为“光诱导磁子态（pump-induced magnon mode, PIM）”。

光诱导磁子态如同一种“暗”态，无法按传统探测方法直接观测，但可通过其与Walker modes强耦合产生的能级劈裂被间接观察到，并能被激励微波调控。

电子的自旋示意图：上自旋（左）和下自旋（右）。来自候鸟的量子力学：自旋、纠缠态与地磁导航》一文。

电子的自旋示意图：上自旋（左）和下自旋（右）。来自候鸟的量子力学：自旋、纠缠态与地磁导航》一文。

中国科学院高能物理研究所官网关于“电子自旋”的介绍称，出于量子场论的需要，自旋概念被引入。不但电子存在自旋，中子、质子、光子等所有微观粒子都存在自旋，只不过取值不同。自旋和静质量、电荷等物理量一样，也是描述微观粒子固有属性的物理量。自旋为0的粒子像一个圆点：从任何方向看都一样。而自旋为1的粒子像一个箭头：从不同方向看是不同的。

自旋不同于自转。中国科学院高能物理研究所微信公众号发布的《候鸟的量子力学：自旋、纠缠态与地磁导航》一文介绍，我们无法从经典的角度来理解自旋。目前的理论和实验都没有发现电子的半径下限，因此电子是被当作点粒子来对待的。根据泡利不相容原理，两个电子不能处在同一个状态上，因此原子核周围的电子一般都是成对分布的，一个原子轨道上可以容纳两个电子，一个自旋向上，一个自旋向下。这两个电子的自旋取向不能相同，处在一种关联的状态，也就是我们通常所说的量子纠缠态。

激发态被用于描述原子、分子等吸收能量后，电子被激发到更高能级的状态。此后，电子可能在短时间内向较低能级跃迁，释放出一定的能量，比如释放出光子，或返回基态。

不存在电子噪声，可用于雷达精准探测

上海科技大学上述消息称，芯片的研发主要遵循着摩尔定律，即每18个月到两年间，芯片的性能会翻一倍。然而，随着人类社会逐渐步入后摩尔时代，一味降低芯片制程受到了“极限挑战”。处理器性能翻倍的时间延长，“狂飙”的发展势头遇到了技术瓶颈。在市场需求驱动下，人们迫切需要“新鲜血液”的注入，来激活低功耗、高集成化、高信息密度信息处理载体的出路。基于磁性材料发展建立的自旋电子学以及磁子电子学发展迅猛，为突破上述限制提供了出路。

研究团队还发现，最新发表的光诱导磁子态具有丰富的非线性，这种非线性会产生一种磁子频率梳。

频率梳（上）。非线性磁振子-斯格明子散射(magnon-skyrmion scattering)产生自旋波频率梳示意图。来自《Magnonic Frequency Comb through Nonlinear Magnon-Skyrmion Scattering》。

频率梳（上）。非线性磁振子-斯格明子散射(magnon-skyrmion scattering)产生自旋波频率梳示意图。来自《Magnonic Frequency Comb through Nonlinear Magnon-Skyrmion Scattering》。

相较于微波谐振电路中产生的频率梳，这一新型频率梳不存在电子噪声，因此，有望在信息技术中实现超低噪声的信号转换。

“常规磁子强耦合态依赖于谐振腔才能构建……我们则摆脱了这一依赖，通过外加微波诱导，即可产生磁子强耦合态。这样的开放边界下的耦合态有望像乐高一样有序组合，获得丰富的功能性。”团队负责人陆卫教授表示。

陆卫表示，“我们发现的频率梳在微波频段，这是雷达、通讯、信息无线传输使用的频段，可以预测，我们的频率梳必然能在这些领域中发挥作用。”

陆卫解释，频率梳就像是一把游标卡尺，能够对频谱上的风吹草动进行精准的测量。此前人们发现的光学频率梳（光频梳）就在原子钟、超灵敏探测中展现了令人惊叹的精度。

该研究工作由上海科技大学、中国科学院上海技术物理研究所和华中科技大学三家单位共同完成，上海科技大学为第一完成单位。论文第一作者是上科大物质学院助理研究员饶金威，通讯作者是上科大物质学院陆卫教授、中科院上海技物所姚碧霂副研究员和华中科技大学于涛教授。

论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.046705

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作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 15:52
可以获诺奖

作者: 河海森林 时间: 2023-3-12 16:49

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 16:58

河海森林发表于 2023-3-12 16:49

属于真正的基础性、理论性创新

作者: 跳梁老丑 时间: 2023-3-12 18:12
磁子是个什么子，展开讲讲。

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 18:58

跳梁老丑发表于 2023-3-12 18:12
磁子是个什么子，展开讲讲。

看主贴，拿出笨鸟先飞的精神，一字一句的看，

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 19:11

西域铁流发表于 2023-3-12 18:58
看主贴，拿出笨鸟先飞的精神，一字一句的看，

其实磁子这个概念很专业，也很陌生，只能通过看全文才能看个模模糊糊

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-12 19:49

如果你能每次都把标题里的“或”字去掉，那才真的有希望了。总拿一些“或”来吹牛、打鸡血，累不累？

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 19:59

再折长亭柳发表于 2023-3-12 19:49
如果你能每次都把标题里的“或”字去掉，那才真的有希望了。总拿一些“或”来吹牛、打鸡血，累不 ...

那就用“或”字去跪、去舔，你是不是就满意了？

作者: 榆园书话 时间: 2023-3-12 20:02

再折长亭柳发表于 2023-3-12 19:49
如果你能每次都把标题里的“或”字去掉，那才真的有希望了。总拿一些“或”来吹牛、打鸡血，累不 ...

一“或”千里

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-12 20:08

西域铁流发表于 2023-3-12 19:59
那就用“或”字去跪、去舔，你是不是就满意了？

其实，如果你能拿出我国一些真正的科技、军事方面的进步来，我会和你一样自豪、高兴，我反感的就是你们总是吹牛逼，让人恶心。爱国就靠吹牛逼吗？

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-12 20:08

榆园书话发表于 2023-3-12 20:02
一“或”千里

看着就烦！也不嫌累。

作者: 知音 时间: 2023-3-12 20:53

榆园书话发表于 2023-3-12 20:02
一“或”千里

何以解忧，一或了之

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 20:56

再折长亭柳发表于 2023-3-12 20:08
其实，如果你能拿出我国一些真正的科技、军事方面的进步来，我会和你一样自豪、高兴，我反感的 ...

对你这个军盲来说，唯一能让你自豪和高兴的，就是跪舔美帝了，中国那怕是有一点点的进步，你都会气的吹胡子瞪眼，中国的进步，并不符合你跪舔的理念。
不过嘛，把虚心假意的话，暂时也可以当好话听，需要我给你科普的，可以给你扫扫盲，你就竖起耳朵听好了：

一、中国的战略导弹，东风31、东风41核导弹，听过没有？这些都是陆基移动性战略打击核力量，射程在一万公里以上，可覆盖打击到美国、欧洲等全球各个地方，这些都是维护国家安全的定海神针，至于高超音速的东风17，潜射一万公里以上的巨浪2，还有远程打航母的东风21D、东风26等等等等，我就不－一给你介绍了。
好了，暂时先给你科普这么一点点，其它方面还有什么不懂的，有时间给你慢慢教导。

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-12 21:49

西域铁流发表于 2023-3-12 20:56
对你这个军盲来说，唯一能让你自豪和高兴的，就是跪舔美帝了，中国那怕是有一点点的进步，你都会气的吹胡 ...

拾人牙慧，你这都是媒体公开过的东西，你还拿着神秘兮兮的，当内部资料。哈哈，弄得好像只有你才掌握着国家战略核武器的秘密似的。你发射试验过吗？敢拿它对美国使用吗？俄罗斯比你核弹多吧？也号称有超音速的吧？嚷嚷那么凶，最近不是认怂了？论科技、论经济，中俄加起来也赶不上美国，这是事实，在实力不具备之时，狂妄自大，虚张声势，只会徒留笑柄！

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 22:28

再折长亭柳发表于 2023-3-12 21:49
拾人牙慧，你这都是媒体公开过的东西，你还拿着神秘兮兮的，当内部资料。哈哈，弄得好像只有你 ...

怎么样？
把你跪舔的嘴脸又暴露出来了？

即便是拾牙慧的东西，仍然是世界最先进的东西之一，你问问美帝，他们怕不怕？

据说有10枚东风41，就能把美帝毁掉，而且其末端是高超音速，且是10枚以上的多弹头，让美帝无法拦截。

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-12 22:32

西域铁流发表于 2023-3-12 22:28
怎么样？
把你跪舔的嘴脸又暴露出来了？

你少用“据说”和“或”，我就相信你。

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-12 22:34
本帖最后由再折长亭柳于 2023-3-12 22:35 编辑

西域铁流发表于 2023-3-12 22:28
怎么样？
把你跪舔的嘴脸又暴露出来了？

美国的核弹数量，可以毁掉你一百次。美国像你和俄罗斯一样天天把核弹挂在嘴上了吗？只有泼皮无赖才吹嘘自己如何厉害。

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 22:41

再折长亭柳发表于 2023-3-12 22:34
美国的核弹数量，可以毁掉你一百次。美国像你和俄罗斯一样天天把核弹挂在嘴上了吗？只有泼皮无 ...

你这种美国核武毁灭中国100次的屁话，是从尼克松嘴里学来的吧？

当年周总理轻描淡写的告诉尼克松：我们的核武不多，能把地球毁灭一次就夠了。
尼克松听后，耷拉着脑袋，再没放出半个屁来！

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 22:48

再折长亭柳发表于 2023-3-12 22:32
你少用“据说”和“或”，我就相信你。

我即便是中央情报局的，对你也只能用“据说”和“或”来回答，因为你还没达到用“是”和“不是”来回答的级别！

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-12 22:56
这项科技成果，已达到世界领先，在他们的前面，没一个对手

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-13 07:08
本帖最后由再折长亭柳于 2023-3-13 07:10 编辑

西域铁流发表于 2023-3-12 22:41
你这种美国核武毁灭中国100次的屁话，是从尼克松嘴里学来的吧？

当年周总理轻描淡写的告诉尼克松：我 ...

典型的自嗨。高级领导人会不知道那时候中国的核武根本就没有向远程目标投送的能力？这种东西，也只有你们这样的弱智才会相信。

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-13 07:10

再折长亭柳发表于 2023-3-13 07:08
典型的自嗨。那时候，中国的核武根本就没有向远程目标投送的能力。

别无知了，70年代，中远程核导弹，中国已经有了

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-13 07:13
本帖最后由再折长亭柳于 2023-3-13 07:17 编辑

西域铁流发表于 2023-3-13 07:10
别无知了，70年代，中远程核导弹，中国已经有了

或？据说？上世纪70年代，我国的远程核攻击能力只有5000公里，够得着美国本土吗？赶紧去复习中学地理吧。

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-13 07:20
本帖最后由再折长亭柳于 2023-3-13 07:22 编辑

西域铁流发表于 2023-3-12 22:41
你这种美国核武毁灭中国100次的屁话，是从尼克松嘴里学来的吧？

当年周总理轻描淡写的告诉尼克松：我 ...

普京说过，如果俄罗斯不存在了，还要地球干什么。

你纯属放屁！像普京这种要拉全人类垫背的流氓无赖话语，我们敬爱的总理会说出口吗？

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-13 07:25

再折长亭柳发表于 2023-3-13 07:13
或？据说？上世纪70年代，我国的远程核攻击能力只有5000公里，够得着美国本土吗？赶紧去复习中 ...

夠不夠是技术问题，周总理回答尼克松是政治气场问题，对了，尼克松的原话是能把地球毁几十遍，周的回答是中国能毁一遍就夠了，洋奴柳二，周总理是中华民族的脊梁骨和顶梁柱，连牛逼哄哄的美国总统都不得不叹服，。。

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-13 07:27

西域铁流发表于 2023-3-13 07:25
夠不夠是技术问题，周总理回答尼克松是政治气场问题，对了，尼克松的原话是能把地球毁几十遍，周的回答是 ...

义和团大师兄西或或，除了吹牛自嗨，没啥本事。

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-13 07:28

再折长亭柳发表于 2023-3-13 07:20
普京说过，如果俄罗斯不存在了，还要地球干什么。

你纯属放屁！像普 ...

洋奴柳二，连小小的秦刚都敢说出“中没有安全，哪有世界的安全”？
这样的民族自信和气场，你们跪舔的洋奴们，永远看不懂！

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-13 07:30

再折长亭柳发表于 2023-3-13 07:27
义和团大师兄西或或，除了吹牛自嗨，没啥本事。

你当然不会自惭形秽的感觉，因为你已经跪麻木了

作者: 再折长亭柳 时间: 2023-3-13 07:34

西域铁流发表于 2023-3-13 07:28
洋奴柳二，连小小的秦刚都敢说出“中没有安全，哪有世界的安全”？
这样的民族自信和气场，你们跪舔的洋 ...

秦刚的话没毛病，但与那种毁灭地球的话不是一个意思，那话只有流氓无赖才会说出来。你的理解能力太差。

作者: 不靠谱的酸菜鱼 时间: 2023-3-13 20:44
1. 不是我瞧不起搞凝聚态的，这帮玩材料的物理民工实在是太能吹了。比如这个团队，同样的实验一年内先后在PRL上吹了三遍。上海科技大陆卫比较要脸是最后才吹的，他发的是微波诱导改变自旋状态。华中科技大于涛是第一个吹的，发的是超导改变自旋状态，中科院第二个吹发的是光波辐射改变自旋状态。大家对国内这种吹法早已经麻木无感了，但这并不影响三个国内单位各自以重大突破为题报道本院取得的成绩。如果这点屁事儿也能叫重大突破，那玩凝聚态的这帮孙子可以一天突破八百次，次次都比这个实验成果重大！
2. Phys.Rev.Lett（物理评论快报）简称PRL曾经以量子霍尔效应、引力波等重要论文成为物理学届的重要期刊，但是近十几年来只要文章创意足够就都能发表。这对于学术研究是好事毕竟开拓了思路，但也造成了PRL的影响因子非常低。再加上PRL限制文章字数（3500字以内），导致灌水现象严重，大家已经纷纷转投PRB了。
3. 腻害了我的国，一下子重大突破了三次，热烈祝贺～

作者: 知音 时间: 2023-3-13 20:54

不靠谱的酸菜鱼发表于 2023-3-13 20:44
1. 不是我瞧不起搞凝聚态的，这帮玩材料的物理民工实在是太能吹了。比如这个团队，同样的实验一年内先后在P ...

小鱼这样一说就明白了…，不然还懵的，这么大的突破我居然不知道。

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-13 22:17

知音发表于 2023-3-13 20:54
小鱼这样一说就明白了…，不然还懵的，这么大的突破我居然不知道。

小鱼儿成了万能专家？

作者: 王三麻子 时间: 2023-3-13 22:21
西域等不了屎落地，新鲜的热腾腾接住，服了。。

作者: 西域铁流 时间: 2023-3-13 22:29

王三麻子发表于 2023-3-13 22:21
西域等不了屎落地，新鲜的热腾腾接住，服了。。

麻子，小鱼儿虽然知识面较宽，但她未必是全能型专家，。。

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