Ограничение скорости записи и считывания данных с магнитных носителей, например, жестких дисков, обусловлено физическими пределами их производительности. Здесь, для повышения скорости всех этих операций исследователи применяют новые методы, включающие воздействие ультракоротких импульсов лазерного света и иные подходы, направленные на сокращение времени переключения состояний магнитных областей. Хотя данный направление исследований весьма перспективно, физические механизмы, лежащие в его основе, до сих пор изучены не до конца. Основная сложность заключается в изучении архитектуры и взаимосвязей частиц магнитных материалов, которые на фундаментальном уровне следует рассматривать как квантовые системы, состоящие из множества дискретных квантовых объектов.
Квантовые системы, состоящие из множества объектов, достаточно трудно поддаются моделированию и практическому изучению из-за сложных взаимодействий между входящими в их состав отдельными объектами. Поэтому физики из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюрихе создали своего рода “квантовый коктейль” из синтетического кристалла, в котором “замешано” строго заданное количество квантовых частиц известного и изученного вида.
При помощи такого кристалла ученые проводят исследования сложных квантовых систем, что в будущем может помочь в деле разработки технологий хранения информации следующего поколения. Весьма необычным в этом деле является сам синтетический кристалл, который состоит из чистого света. Этот кристалл является своего рода ловушкой для электрически нейтральных атомов одного из магнитных материалов.
И все это вместе является моделью частички магнитного материала, используемого в магнитных устройствах хранения информации. Однако, в отличие от используемых твердых магнитных материалов, которые подвержены влиянию массы отрицательных эффектов, связанных с наличием дефектов и посторонних примесей, кристалл “квантового коктейля” является абсолютно чистым, что позволяет точно настроить и измерить все параметры сложной квантовой системы.
Благодаря высокой чистоте проводимых экспериментов, исследователи смогли идентифицировать и контролировать микроскопические процессы в квантовой системе, благодаря чему уже были найдены некоторые методы, позволяющие лучше и быстрее управлять магнитным состоянием этой искусственной “частички” магнитного материала.
Интересным является то, что переключению системы в антиферромагнитное и ферромагнитное состояние оказывает огромную помощь физическое встряхивание всего светового кристалла с заключенными атомами в момент переключения. И эта тонкость, без сомнений, должна будет учтена при поиске новых магнитных материалов и разработке новых технологий магнитной записи следующего поколения.
