这听起来可能像科幻小说，但这项突破是真实的。康斯坦茨大学的一个物理学家团队在达维德·博西尼的领导下，开发了一种使这一切成为可能的实验技术。通过使用激光脉冲相干激发磁振子对（自旋波的量子），研究人员取得了可能影响信息技术和量子研究的显著成果。他们的发现发表在《科学进展》上。
基于磁振子的技术
在深入探讨之前，有必要了解什么是磁振子以及它们为何重要。现代世界通过人工智能和“物联网”产生了海量数据。我们当前的信息系统已在压力下不堪重负，数据瓶颈有可能减缓技术进步。
一个拟议的解决方案是利用电子自旋——或者更好的是，利用许多自旋协同运动的波——来携带信息。这些集体自旋振荡被称为磁振子。它们的行为像波一样，并且可以由激光操控，从而可能允许在太赫兹频率下进行数据传输和存储。
然而，到目前为止，科学家只能利用光在最低频率下激发磁振子，这限制了它们的潜力。为了将磁振子用于未来技术，研究人员必须能够调节其频率、振幅和寿命。康斯坦茨大学的团队现在找到了实现这一目标的方法。通过直接激发磁振子对——材料中最高频率的磁共振——他们发现了一种强大的新控制形式。
巨大的惊喜
“这个结果对我们来说是一个巨大的惊喜。没有任何理论预测过它，”达维德·博西尼说。这一过程不仅奏效，而且产生了惊人的效果。通过激光脉冲驱动高频磁振子对，物理学家成功以非热方式改变了其他磁振子的频率和振幅，从而改变了材料的磁性能。“每种固体都有自己的一套频率：电子跃迁、晶格振动、磁激发。每种材料都以自己的方式共振，”博西尼解释道。正是这套频率可以通过新过程受到影响。“它改变了材料的性质，可以说是‘材料的磁DNA’，即它的‘指纹’。暂时而言，它实际上已经变成了一种具有新性质的不同材料，”博西尼说。
“这些效应并非由激光激发所致。起因是光，而非温度，”博西尼确认道：“我们可以以非热方式改变材料的频率和性质。”其优势显而易见：该方法可用于未来的数据存储和太赫兹速率的快速数据传输，而不会因热量积聚导致系统变慢。
这一过程的基础不需要壮观的高科技材料或稀土，而是天然生长的晶体——即铁矿石赤铁矿。“赤铁矿分布广泛。几个世纪前，它就已经被用于航海罗盘，”博西尼解释道。赤铁矿完全有可能在未来也被用于量子研究。康斯坦茨团队的结果表明，利用新方法，研究人员将能够在室温下产生高能磁振子的光致玻色-爱因斯坦凝聚体。这将为无需深度冷却即可研究量子效应铺平道路。听起来像魔法，但这只是技术和前沿研究。
该项目是在合作研究中心SFB 1432“非平衡态经典和量子物质中的涨落和非线性”的框架下进行的。