科学家们稳定了单钬原子的磁矩

扫描隧道显微镜使铂表面上的单个钬原子可见

(照片:KIT / T.Miyamachi)卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员向单原子钻头迈出了一大步,表明高导电金属基板上单个钬原子的磁矩可达到几分钟的寿命

一个原子等于一位:根据这个设计原则,我们希望将来构建磁数据存储器

目前,需要数百万个原子的化合物来稳定磁性钻头,使硬盘数据安全数年

然而,KIT的研究人员向单原子钻头迈出了一大步:他们在一个表面固定了一个原子,使磁旋转保持稳定了十分钟

他们的报告发表在最新一期的“自然”杂志上

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的Wulf Wulfhekel解释说:“通常,固定在基板上的单个原子非常敏感,其磁性取向仅在几微秒(200纳秒)内稳定

”他与哈雷的同事一起成功地将这一时期延长了大约10亿到几分钟

“这不仅开辟了设计更紧凑的计算机存储器的可能性,而且还可以成为量子计算机设置的基础,”Wulfhekel说

量子计算机基于原子系统的量子物理特性

至少在理论上,它们的速度可能会超过几个因素的经典计算机

在他们的实验中,研究人员将一个钬原子放在铂基底上

在接近绝对零度,即约1开氏度的温度下,他们使用扫描隧道显微镜的细尖测量原子的磁取向

磁旋转仅在约10分钟后改变

“因此,系统的磁旋转稳定的时间比可比较的原子系统长约10亿倍,”Wulfhekel强调说

对于该实验,应用了KIT的新型扫描隧道显微镜

由于其特殊的冷却系统,其温度范围接近绝对零度,因此几乎无振动,并且测量时间长

“为了更长时间地稳定磁矩,我们抑制了周围环境对原子的影响,”马克斯普朗克微结构物理研究所的Arthur Ernst解释说

他为实验进行了理论计算

通常,衬底和原子的电子在量子上机械地相互作用并且在微秒内甚至更快地使原子的自旋不稳定

当在低温下使用钬和铂时,由于量子系统的对称性质,排除了干扰相互作用

“原则上,就自旋散射而言,钬和铂彼此是不可见的,”恩斯特说

现在,可以调整钬自旋并且可以通过外部磁场写入信息

这将是开发紧凑型数据存储器或量子计算机的先决条件

出版物:Toshio Miyamachi等人,“通过对称稳定单个钬原子的磁矩”,Nature 503,242-246(2013年11月14日); doi:10.1038 / nature12759来源:卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)图片:KIT / T. Miyamachi

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