Спинтроника и спиновая физика
DESCRIPTION
Спинтроника и спиновая физика. А.В. Кудинов. Ральф Крониг. Джордж Уленбек. Самуэль Гаудсмит. Вольфганг Паули. Артур Комптон. Питер Зееман. Фридрих Пашен. Магнитные явления, магнитные атомы, магнетики. Атомы и ионы с частично заполненными оболочками: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/1.jpg)
Спинтроника и спиновая физикаСпинтроника и спиновая физика
А.В. КудиновА.В. Кудинов
![Page 2: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/2.jpg)
СамуэльГаудсмит
ДжорджУленбек
АртурКомптон
ВольфгангПаули
РальфКрониг
ПитерЗееман
ФридрихПашен
![Page 3: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/3.jpg)
Магнитные явления, магнитные атомы, магнетикиМагнитные явления, магнитные атомы, магнетики
Атомы и ионы с частично заполненными оболочками:
Вещества, их содержащие, обладают наиболееярко выраженными магнитными свойствами
Нет взаимодействия – парамагнетик (Ланжевена):
![Page 4: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/4.jpg)
Есть взаимодействие – может возникнуть магнитный порядок:
Откуда берется такое разнообразие?
![Page 5: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/5.jpg)
Примеры взаимодействий, зависящих от спинаПримеры взаимодействий, зависящих от спина
СверхобменРККИ
![Page 6: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/6.jpg)
Метод магнитного резонансаМетод магнитного резонанса
ИсидорРаби
ФеликсБлох
ЭдвардПёрселл
ЕвгенийЗавойский
![Page 7: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/7.jpg)
Оптическая ориентация спиновОптическая ориентация спинов
• Фотон: спин единица, спиральность +1 или -1.
• При поглощении фотона веществом должен сохраняться угловой момент.
• Значит, угловой момент передается кому-то…
• С помощью (поляризованного) света можно добиться неодинаковой заселенности вырожденных состояний! Оптическая накачка.
АльфредКастлер
![Page 8: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/8.jpg)
Оптическая ориентация в полупроводникахОптическая ориентация в полупроводниках
ЖоржЛампель
БорисЗахарченя
ВладимирПерель
ГригорийПикус
![Page 9: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/9.jpg)
Середина 90-х: «Спинтроника!!»Середина 90-х: «Спинтроника!!»Что это значит?Что это значит?
• «Применить спины в электронике?» Но они давно применяются...
• Существуют ли действительно новые вызовы?
Сверхзадача №1: магнитные элементы на полупроводниковом чипе.
Сверхзадача №2: новые принципы хранения и обработки информации.
![Page 10: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/10.jpg)
Гигантское магнитосопротивлениеГигантское магнитосопротивление
АльберФерт
ПетерГрюнберг
А. Ферт. УФН 178, 1336 (2007)
![Page 11: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/11.jpg)
Считывающая головка жесткого дискаСчитывающая головка жесткого диска
![Page 12: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/12.jpg)
Туннельное магнитосопротивлениеТуннельное магнитосопротивление
![Page 13: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/13.jpg)
MRAMMRAM и архитектура и архитектура cross-pointcross-point
![Page 14: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/14.jpg)
STT-MRAMSTT-MRAM
Li Gao. PhD thesis. Stanford Uni., 2009.
![Page 15: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/15.jpg)
Транзистор Датты-ДасаТранзистор Датты-Даса (spin FET) (spin FET)
![Page 16: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/16.jpg)
Транзистор Датты-ДасаТранзистор Датты-Даса
S.Das Sarma.Am. Scientist 89,
516 (2001)
![Page 17: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/17.jpg)
Транзистор Датты-ДасаТранзистор Датты-Даса
J. Nitta et al., Phys. Rev. Lett. 78,1335 (1997)
L.C. Koo et al., Science 325,515 (2009)
![Page 18: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/18.jpg)
ФотокоэрцитивностьФотокоэрцитивность
T. Kiessling et al., AIP Conf. Proc., 1399, 741 (2011)
Владимир КореневФТИ РАН
![Page 19: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/19.jpg)
Квантовые вычисленияКвантовые вычисления
«кубит» (qubit) – квантовый аналог
бита информации
Инициализация, вращение,измерение…
К.А. Валиев. УФН 175, 3 (2005)
![Page 20: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/20.jpg)
Примеры операций над кубитами (Примеры операций над кубитами (quantum gatesquantum gates))
![Page 21: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/21.jpg)
Квантовые алгоритмыКвантовые алгоритмы
Алгоритм Шора (разложение на множители)
Алгоритм Гровера («поиск в базе») ~ N^(1/2), log(N)
Алгоритм Залки-Визнера ~ N, N
![Page 22: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/22.jpg)
Практические проблемы квантовых вычисленийПрактические проблемы квантовых вычислений
Потеря когерентности квантовых состояний
Необходимость повышения точности управляющих сигналов
Выбор элементной базы
![Page 23: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/23.jpg)
Summary:Summary:
• Металлическая спинтроника – продается в магизине
• Полупроводниковая спинтроника – будоражащие перспективы
• Квантовый компьютер – Вас будут цитировать через 300 лет
![Page 24: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/24.jpg)
Оптическая ориентация птицОптическая ориентация птиц
Кирилл КавокинФТИ РАН
Зарянка Erithacus rubecula
![Page 25: Спинтроника и спиновая физика](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062321/568135fc550346895d9d6eb1/html5/thumbnails/25.jpg)
Самое хорошее, что есть в исследовательской работе физика … это возможность общаться с людьми, с которыми ты каждый день встречаешься на работе.