Ученые продемонстрировали новый способ генерации и управления магнонами — коллективными волнами магнитных моментов внутри материала. В перспективе такие волны могут использоваться для передачи и обработки информации вместо традиционного движения электрического заряда.
Для эксперимента исследователи изготовили волновод из иттриевого железограната толщиной всего 100 нанометров и разместили на нем две миниатюрные микроволновые антенны. С помощью параметрической накачки удалось запустить процесс четырехволнового смешения, при котором взаимодействие исходных магнонов приводит к появлению новых магнитных волн.
Полученные колебания оказались необычно стабильными. В одном из экспериментов при частоте накачки 5,53 ГГц система генерировала магнон на частоте 5,766 ГГц с очень узкой шириной спектральной линии. Частоту возникающих волн также удалось регулировать изменением параметров внешнего сигнала.
Главным результатом стала возможность синхронизировать самостоятельно возникающие магноны с отдельным внешним сигналом. Фактически ученые смогли заставить магнитные колебания подстраивать свою фазу и «ритм» под заданный источник. Кроме того, экспериментальная система работала как параметрический усилитель и обеспечивала усиление сигнала до 40 дБ.
Все эксперименты проводились при комнатной температуре. Пока речь идет о фундаментальной исследовательской платформе, однако в будущем подобные технологии могут использоваться в магнонике, маломощной электронике, обработке информации с помощью спиновых волн и гибридных квантовых системах.
