使用自旋存储信息：基于空间结构偏振光构建新的结构化自旋状态

发布时间：2023-05-30 15:29:20 所属栏目：外闻来源：

导读：来自日本的研究人员利用矢量光学涡旋（左），一种具有空间变异偏振的结构光，在半导体量子阱中产生空间结构的自旋态（左）。这大部分是通过将引力波涡旋束的结构信息印在原始的电子自旋坐标系上来进一步实现的。此外

来自日本的研究人员利用矢量光学涡旋（左），一种具有空间变异偏振的结构光，在半导体量子阱中产生空间结构的自旋态（左）。这大部分是通过将引力波涡旋束的结构信息印在原始的电子自旋坐标系上来进一步实现的。此外，激发自旋结构和PSH场的组合导致两个相位相反的螺旋自旋波。

光由彼此垂直振荡的电场和磁场组成。当这些振荡受到限制时，例如洋平面，它会产生偏振光。这种偏振光在未来的光通信中非常重要，同样可以彻底改变光电信息的能量存储传输方式。

为此，由研究生Takachika Mori，研究生（在研究时）Takuya Suzuki和日本东京理科大学（TUS）的Kensuke Miyajima教授组成的初级副教授石原淳教授领导的一组研究人员现在已经设计了一种使用具有空间变化偏振轮廓的结构光产生这种空间结构电子自旋的方法。这项研究发表在《物理评论快报》杂志上，是与日本千叶大学，东北大学和筑波大学的研究小组合作完成的。

“在这项工作中，我们使用涡旋半波板和四分之一波板装置从基本高斯光束生成了一个甜甜圈形状的结构光 - 具有轨道角动量（OAM）的矢量光学涡旋光束。然后，我们进一步使用该远程控制束可以激发进一步限制在砷化镓/特定的砷化镓半导体晶体管的量子阱中的电子自旋。这些自旋反过来又形成了一个圆圈的螺旋空间结构，“石原博士解释说。

有趣的是，虽然OAM数等于1的光束产生了一个围绕圆的两个自旋周期（向上旋转和向下旋转）的螺旋，但OAM数为2的螺旋会产生具有四个此类变化的螺旋。这些观察表明，由OAM确定的光学涡旋的空间偏振结构被转移到半导体内部的电子自旋中。此外，建议增加OAM数量以实现更高的信息存储容量，其特征是围绕圆的自旋重复率更高。

有了如此令人兴奋的结果，研究人员讨论了他们工作的未来前景。“将光的空间偏振结构转换为自旋的空间结构，以及新的自旋空间结构的产生与固体中的有效磁场相结合，有望导致使用自旋纹理进行高阶量子媒体转换和信息容量增强的元素技术，”石原博士说。“这项研究的目的是开发一种新的方法，可以在磁场中实现量子媒体转换，并且可以将其应用于其他领域。”石原博士补充说。

（编辑：汽车网）

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