Новую концепцию свето-спинового интерфейса — устройства, которое может при комнатной температуре эффективно переводить в световые сигналы информацию, записанную в спине электронов, предложили учёные Университета Линчёпинг и Королевского технологического института (Швеция). Об этом достижении, которое может иметь поворотное значение для будущих информационных технологий, они рассказали в статье для Nature Communications.

Спиновые состояние электрона отражается в хиральности испускаемого света: электрическое поле в нём вращается по или против часовой стрелки. Главная трудность для участников исследования заключалась в том, что электроны легко теряют свою спиновую ориентацию с повышением температуры. При комнатной температуре ориентацию электронного спина, не умаляя общности, можно считать произвольной — то есть бесполезной для приложений квантовой информатики.

Поэтому понятна важность нового интерфейса, которые не только сохраняет, но и усиливает спиновые сигналы электронов при комнатной температуре и может преобразовывать их в световые сигналы соответствующей хиральности, излучаемые в требуемом направлении.

Разработанное в Швеции устройство представляет собой массив нановыступов. Каждый из них формой похож на трубу дымохода и состоит из дисков арсенида галлия азота, уложенных один на другой с тонкой прослойкой арсенида галлия.

Своей уникальной особенностью усиливать спиновые сигналы такое устройство обязано внесённым в него минимальным дефектам. Примерно один из миллиона атомов галлия смещён с отведённого ему места в кристаллической решётке. Такие дефекты действуют как спиновые фильтры, истощая электроны с нежелательной спиновой ориентацией и сохраняя — с нужным спином.

Дополнительным преимуществом такого наномассива является простота управления падающим на него и исходящим светом. Авторы надеются, что их устройство вдохновит научно-техническое сообщество на разработку новых конструкций свето-спиновых интерфейсов для будущих спинтронных приложений.