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来自MIPT和俄罗斯量子中心的物理学家，以及来自萨拉托夫州立大学和密歇根理工大学的同事，展示了一种通过短激光脉冲控制纳米结构铋铁石榴石薄膜中自旋波的新方法。该解决方案以Nano Letters的形式出现，在节能信息传输和基于自旋的量子计算方面具有潜在的应用。

粒子的自旋是它固有的角动量，它总是有方向的。在磁化材料中，所有的自旋都指向一个方向。这种磁序的局部破坏伴随着自旋波的传播，自旋波的量子称为磁振子。

与电流不同，自旋波传播不涉及物质转移。因此，用磁振子代替电子传递信息所造成的热损失要小得多。数据可以用自旋波的相位或振幅进行编码，并可以通过波干涉或非线性效应进行处理。

基于磁振子的简单逻辑组件已经可以用作示例设备。然而，实现这项新技术的挑战之一是控制一些自旋波参数。在许多方面，光学激发磁振子比其他方法更方便，这是最近发表在《纳米快报》的论文之一。

研究人员在纳米结构的铋铁石榴石中激发自旋波。即使没有纳米图案，该材料也具有独特的磁光特性。它的特点是磁衰减低，即使在室温下，磁振子也能传播很长的距离。它在近红外范围内也是高度光学透明的，并且具有高维尔德常数。

这项研究中使用的薄膜具有精细的结构：光滑的下层，顶部有一维光栅，周期为450纳米。这种几何形状可以激发具有非常特定自旋分布的磁振子，这对于未改性的薄膜是不可能的。

激光泵浦脉冲局部破坏铋铁石榴石(BiIG)中的自旋序(如紫色箭头所示)，产生磁振子。然后，探测脉冲用于恢复关于受激磁振子的信息。GGG代表G镓石榴石，可以作为基质来源：Alexander Chernov等/Nano Letters

为了激发磁化进动，该团队使用了线偏振泵浦激光脉冲，其特性将影响自旋动力学和产生的自旋波类型。重要的是，波激发是由光效应而不是热效应引起的。

研究人员依靠250飞秒的探测脉冲来跟踪样品的状态并提取自旋波特征。探针脉冲可以相对于泵脉冲以期望的延迟指向样品上的任何点。这将产生关于给定点磁化动力学的信息，可以对其进行处理以确定自旋波的频谱频率、类型和其他参数。