p Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Utrecht, a Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia e a Universidade de Konstanz propuseram recentemente um novo método para determinar a coerência do magnon em dispositivos de estado sólido. Seu estudo, descrito em um artigo publicado em Cartas de revisão física , mostra que as correlações cruzadas de correntes de spin puras injetadas por um ferromagneto em dois cabos de metal normalizados por seu valor dc replicam o comportamento da função de coerência óptica de segunda ordem, referido como g ⁽²⁾ , quando os magnons são levados para longe do equilíbrio. p "Considere uma grande sala cheia de pessoas dando uma festa, "Akash Kamra, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse Phys.org. "Essas pessoas podem se comportar como em uma boate, esbarrando uns nos outros de forma descoordenada e com movimentos caóticos, ou o pessoal do partido pode ser dirigido por um anfitrião comum, como em uma festa de casamento. Essa multidão 'condensada' de pessoas se move rapidamente sem esbarrar umas nas outras. "

p Kamra faz uma analogia entre as situações de festa que ele descreveu e magnons, partículas quânticas que correspondem a uma diminuição específica na força magnética, viajando como uma unidade através de uma substância magnética. Em sua analogia, uma "festa" descoordenada ocorreria se os magnons estivessem em um estado "térmico", enquanto um coordenado se eles estiverem em um estado "coerente" ou "condensado". O movimento coordenado de convidados no segundo tipo de festa, por outro lado, corresponderia a um fluxo de superfluido, que é uma manifestação de um notável estado da matéria:o condensado.

p "Por várias razões científicas e tecnológicas fundamentais, o condensado magnon é uma entidade intrigante e valiosa, e o principal avanço do nosso artigo é que propomos um método para detectá-lo de forma inequívoca, "Kamra disse.

p Se alguém abrisse duas portas para uma grande sala contendo muitas pessoas e controlasse quantas pessoas saíam da sala por cada porta dentro de uma determinada janela de tempo, ela seria capaz de identificar em que estado essas pessoas estão. Em outras palavras, comparando as estatísticas de pessoas saindo de ambas as portas, seria possível determinar se as pessoas estão se comportando de maneira descoordenada ou coordenada.

p "Notavelmente e contra-intuitivamente, isso não pode ser alcançado com uma porta, "Kamra explicou." É aqui que a analogia entre os magnons (as partículas quânticas das ondas de spin em ímãs) e as pessoas é necessariamente insuficiente:os magnons seguem as estranhas leis do mundo quântico e não obedecem às regras do nosso clássico, reino cotidiano. "

p O trabalho de Kamra e seus colegas foi inspirado por um experimento clássico com fótons, as partículas quânticas que compõem a luz, em que fótons do mesmo feixe de luz são detectados em dois locais diferentes. Comparar as estatísticas de tempos de detecção para esses fótons em dois locais permite aos pesquisadores obter informações diretas sobre o estado do feixe de luz (ou seja, identificar se é térmico ou coerente).

p "Nosso objetivo era encontrar e propor uma maneira semelhante de detectar se um feixe de magnon é coerente ou não, "Kamra disse." Lidando com um meio completamente diferente (um material magnético para magnons em oposição ao espaço livre para luz), conseguimos identificar uma forma experimentalmente viável de atingir essa detecção de coerência magnônica por meio da medição de correlações cruzadas de corrente de spin. "

p Os pesquisadores sugerem a interface de uma camada magnética, que hospeda magnons, com dois fios de metal não magnéticos distintos. Os magnons injetam corrente de spin em ambos os terminais de metal, que pode ser detectado por meio do associado, Corrente de carga mediada pelo efeito Hall de spin inverso.

p "Sugerimos medir as correntes de spin CC nas duas derivações, além da correlação cruzada das duas correntes de spin, "Kamra disse." A razão entre a correlação cruzada e o produto das duas correntes de spin resulta em 1 para um sistema magnon perfeitamente coerente. Quando a proporção se desvia de 1, serve como uma medida e permite quantificar a coerência no sistema magnon. "

p A descoberta mais importante reunida por Kamra e seus colegas é que o mecanismo e método bem estabelecido para detectar a coerência de um feixe de luz na verdade funciona para partículas quânticas completamente diferentes, como magnons, também. Ao aplicar este método aos magnons, Contudo, deve-se considerar o fato de que os sistemas que hospedam essas partículas são geralmente muito pequenos (menos de um milímetro de comprimento) em comparação com os feixes de luz, que geralmente se estendem por vários metros ou quilômetros.

p "Tendo esta distinção em mente, propusemos um método de uso de correlações cruzadas de corrente de spin para detecção de coerência, "Kamra disse." Nosso trabalho também demonstra que a mesma ideia atual de correlações cruzadas pode ser usada para medir a coerência para toda a gama de excitações bosônicas, como fônons e excitons, em sistemas de estado sólido, abrindo perspectivas interessantes para várias comunidades de pesquisa. "

p As descobertas coletadas pelos pesquisadores são uma contribuição significativa para a magnônica quântica, um campo de estudo que busca explorar e explorar a natureza quântica dos magnons. A obtenção de uma detecção robusta de coerência do magnon é um grande salto à frente, pois poderia abrir caminho para o desenvolvimento de conceitos e dispositivos baseados em supercorrentes de spin e superfluidez.

p "Nossa presente proposta é simplesmente uma pequena janela para o excitante mundo da magnônica quântica, "Kamra disse." Esta janela mostra como conseguir em ímãs o que já foi alcançado com a luz. Agora estamos trabalhando para explorar ainda mais o potencial da técnica de correlação cruzada e investigar fenômenos que vão além das propriedades bosônicas padrão da luz. " p © 2019 Science X Network