科學家們剛剛用一道閃光改變了物質的性質

這聽起來像是科幻小說，但這一突破是真實的。由 Davide Bossini 領導的康斯坦茨大學物理學家團隊開發了一種實驗技術，使之成為可能。通過使用激光脈衝相干地激發磁振子對（自旋波量子），研究人員取得了顯著的效果，可能對信息技術和量子研究產生影響。他們的研究結果發表在 科學進步。

基於磁振子的技術

在深入研究之前，了解什麼是磁振子以及它們為何重要會有所幫助。現代世界通過人工智能和“物聯網”產生大量數據。我們當前的信息系統已經在壓力下不堪重負，數據瓶頸有可能減緩技術進步。

一種提出的解決方案是使用電子自旋——或者更好的是，許多自旋一起運動的波——來攜帶信息。這些集體自旋振盪稱為磁振子。它們的行為類似於波，可以通過激光操縱，從而允許以太赫茲頻率傳輸和存儲數據。

然而，到目前為止，科學家只能用光以最低頻率激發磁振子，這限制了它們的潛力。為了將磁振子用於未來的技術，研究人員必須能夠調整它們的頻率、振幅和壽命。康斯坦茨團隊現在找到了一種方法來做到這一點。通過直接激勵磁振子對（高頻磁共振），他們發現了一種強大的材料控制新形式。

大驚喜

“這個結果讓我們大吃一驚。他從來沒有預測過任何理論，”Davide Bossini 說。這個過程不僅有效，而且效果顯著。通過用激光脈衝引導高頻磁振子對，物理學家設法以非熱方式改變其他磁振子的頻率和振幅，從而改變材料的磁性。 “每種固體都有自己的一組頻率：電子躍遷、網絡振動、磁激發。每種材料都以自己的方式產生共振，”Bossini 解釋道。正是這組頻率可能受到新工藝的影響。 “它改變了材料的性質，‘材料的磁性 DNA’，可以說，它的‘指紋’。目前它幾乎已經成為一種具有新特性的不同材料，”Bossini 說。

“這些效應不是由激光激發引起的。原因是光，而不是溫度，”Bossini 證實：“我們可以以非熱方式改變材料的頻率和特性。”優點是顯而易見的：該方法可用於未來的數據存儲和太赫茲速率的快速數據傳輸，而不會因熱堆而減慢系統速度。

作為該工藝的基礎，不需要引人注目的高科技材料或稀土，而是需要自然生長的晶體，即鐵礦物赤鐵礦。 “赤鐵礦分佈廣泛。幾個世紀前，它就已經被用來製造海上指南針，”博西尼解釋道。未來赤鐵礦也完全有可能被用於量子研究。康斯坦茨小組的結果表明，利用新方法，研究人員將能夠在室溫下產生光誘導的高能磁振子玻色-愛因斯坦凝聚體。這將為研究量子效應鋪平道路，而無需大量冷卻。聽起來很神奇，但這只是尖端技術和研究。

該項目是在合作研究中心 SFB 1432“超出平衡的經典和量子物質的波動和非線性”的背景下進行的。