Momenteel, informatieverwerkingshulpmiddelen zoals computers en mobiele telefoons zijn afhankelijk van elektronenlading om te werken. Een team van natuurkundigen van UC San Diego, echter, zoekt naar alternatieve systemen van snellere, meer energie-efficiënte signaalverwerking. Dit doen ze door gebruik te maken van "excitonen, " elektrisch neutrale quasideeltjes die bestaan ​​in isolatoren, halfgeleiders en in sommige vloeistoffen. En hun laatste onderzoek naar excitonische spindynamiek toont een functionele belofte voor onze toekomstige apparaten.

In hun onderzoek hebben Professor Leonid Butov en recente Ph.D. afgestudeerd Jason Leonard, toegepaste indirecte excitonen (IX's) - speciaal ontworpen quasideeltjes in een gelaagde halfgeleiderstructuur - in Bose-Einstein-condensaatvorm. Met dit condensaat van IX's, de wetenschappers ontdekten dat de spincoherentie van de IX's behouden bleef wanneer ze over lange afstanden reisden, hoopgevend voor een meer energie-efficiënte signaalverwerking in de toekomst. De resultaten van het onderzoek presenteerden ook een manier om spincoherentie op lange afstand te bereiken, wat nodig is voor efficiënte en snelle circuits met behulp van spinoverdracht. Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

"We hebben de excitonfase gemeten die is verkregen als gevolg van coherente spin-precessie en hebben coherent spintransport over lange afstand waargenomen in IX-condensaat, " legde Butov uit. "Spintransport over lange afstand kan worden onderzocht voor de ontwikkeling van nieuwe signaalverwerking op basis van spins."

Met behulp van een speciaal vervaardigde koelkast met optische verdunning die is ingesteld op een zeer lage temperatuur - 0,1 Kelvin of 459,50 F onder nul - transformeerden Butov en zijn team het IX-gas in een condensaat bij de ijskoude temperatuur om spincoherentie te bereiken in het bereik van 10 micrometer, een reeks die bevorderlijk is voor de ontwikkeling van hoogfunctionerende apparaten die spin-overdracht onderzoeken.

"We begonnen het project om een ​​kwantumfaseverschuiving te verklaren en eindigden met een praktische observatie van spintransport, ’ merkte Leonard op.

Hoewel dit experiment een van de mogelijkheden van IX-spincoherentie bij cryogene temperaturen aantoonde, Butov's eerdere onderzoek toonde aan dat IX's bij kamertemperatuur in halfgeleiders kunnen voorkomen - een belangrijke stap in de richting van praktische toepassing.