Почти такая система же система как постом ниже только 6-10спинов

ТОП 3 онлайн казино за 2020 год с лицензией:
  • СОЛ Казино
    СОЛ Казино

    1 место из-за моментальных выплат и хорошей отдачи со слотов!

  • ДЖОЙ Казино
    ДЖОЙ Казино

    Надежный бренд с контролем честности и лицензией!

  • ФРЭШ Казино
    ФРЭШ Казино

    Летний дизайн и моментальные выплаты!

Ученые сумели использовать чистый спиновый ток

Возможность контролировать намагниченность ферромагнитного вещества с помощью внешнего электромагнитного поля дала старт развитию информационного общества. Сейчас это же общество страдает от ставшей архаичной и весьма энергозатратной технологии, которую пока нечем заменить.

Намагниченность сектора жёсткого диска и любого другого подобного устройства, как и прежде, меняют с помощью электромагнитной головки, поле которой возбуждается переменным электрическим током. Эта технология требует быстрого вращения магнитного диска, прецизионного контроля положения головки и так далее.

Но главное – на возбуждение электротока тратится очень много энергии.

Расточительность стандартного метода трудно оценить, работая за столом персонального компьютера. Но мировоззрение переменится сразу после посещения серверной комнаты какого-нибудь крупного коммерческого банка, а чтобы получить впечатлений на всю оставшуюся жизнь, достаточно несколько минут постоять возле дискового массива суперкомпьютера. В шуме вращающихся дисков и вентиляторов охлаждающих систем становится понятно, сколько энергии тратится на такую работу.

Оперативка с диском поженились

О способе контролировать намагниченность без тока, с помощью одной лишь разности потенциалов, «Газета.Ru» писала всего неделю назад. Однако и этого учёным кажется мало.

Намагниченность – свойство вещества, зависящее от фундаментальной характеристики электрона – его спина, или внутреннего момента вращения, а потому в идеале контролировать намагниченность можно с помощью так называемых спиновых токов – потоков электронов, имеющих одинаково ориентированные спины, которые будут передавать свой момент вращения и, как следствие, направление поля нужному сектору магнитного диска.

В статье, принятой к публикации в Nature Physics, японские

ученые показали, как можно получить достаточно высокие спиновые токи для переключения намагниченности ферромагнитных секторов.

Рейтинг лучших казино на русском языке:
  • СОЛ Казино
    СОЛ Казино

    1 место из-за моментальных выплат и хорошей отдачи со слотов!

  • ДЖОЙ Казино
    ДЖОЙ Казино

    Надежный бренд с контролем честности и лицензией!

  • ФРЭШ Казино
    ФРЭШ Казино

    Летний дизайн и моментальные выплаты!

Генерировать спиновый ток можно различными способами. Поначалу ученые пользовались тем, что спин электрона неотделим от другого его фундаментального свойства – заряда. Вызывать движение зарядов – проще говоря, электрический ток – человечество умеет уже не одно столетие. Чтобы электрический ток стал спиновым, достаточно просто пропустить его через проводящий ферромагнетик, внутреннее магнитное поле которого выстроит спины электронов вдоль собственного вектора намагниченности. Этот процесс называется инжекцией спин-поляризованных (то есть выстроенных спинами в одну сторону) электронов в проводник.

Инжектор спинового клапана поляризует спины электронов электрического тока. Детектор же может либо пропустить через себя электроны с параллельными спином (а), либо не пропустить электроны с антипараллельным спином (b).

Измерить такой спиновый ток помогает еще один электропроводящий ферромагнетик, расположенный на другом конце проводника, – электрический ток через него заметно возрастает, если ориентация спинов движущихся в проводнике электронов совпадает с вектором намагниченности детектора.

Но такой ток нельзя считать чисто спиновым – он возбуждается электрической разностью потенциалов, а потому является спиново-зарядовым.

Для изменения же намагниченности ферромагнетика достаточно просто потока электронов с параллельными спинами. Чтобы экономить энергию, нужно уметь возбуждать такой ток, не увязывая его с электрическим.

Например, можно использовать способность электронов к диффузии в объеме проводника. Для этого физики научились конструировать так называемый спиновый клапан с боковой инжекцией (lateral spin valve). В таком устройстве электроны с поляризованными спинами также впрыскиваются в проводник под действием электрического напряжения. Однако инжектор расположен не в теле проводника, а на одной из его боковых граней.

В проводнике и так полно свободных электронов, которые способны занять место впрыснутых в дальнейшем течении тока. Неполяризованные электроны отправляются дальше, а рядом с точкой впрыска возникает избыточное число частиц с ориентированными в одну сторону спинами. Эти электроны оказываются предоставленными самим себе и начинают диффундировать по всем возможным направлениям вдоль проводника – в том числе и в направлении детектора. На выходе из него получается спиновый ток, не связанный с электрическим.

Проблема такого подхода заключается в низкой эффективности инжекции, не позволявшей до сих пор получать достаточно большие спиновые токи. Причина её в том, что до сих пор конструкция спинового вентиля требовала нескольких раздельных микроэлектронных процедур, в результате чего граница раздела фаз между немагнитными проводниками и ферромагнитным спиновым фильтром и детектором оказывалась либо загрязнена микропримесями, либо частично окислена.

Японские ученые во главе с профессором Осисикой Отани из Института физики твердого тела при Токийском университете сумели впервые нанести все компоненты спинового вентиля в условиях одного и того же вакуума.

Рабочим немагнитным проводником в их эксперименте является медь, электродами инжектора спин-поляризованных электронов и их детектора послужило золото, а в качестве, собственно, спинового фильтра и детектора был использован сплав под названием пермаллой на основе никеля и железа (Ni81Fe19). Подложкой для устройства послужила заранее вырезанная с помощью травления электронным пучком форма из полимера полиметилметакрилата.

Схема японского спинового клапана с боковой инжекцией. Черной стрелкой показано направление электрического тока под действием разности электрических потенциалов, синей — направления диффузионного чистого спинового тока. // Otani et al., Nature Physics 2008

Благодаря тому, что медь, пермаллой и золото наносились друг на друга сразу в одном и том же вакууме, ученым удалось получить невероятно чистую фазовую границу между узлами спинового клапана, что и определило высокий результирующий спиновый ток.

Величина такого тока характеризуется разницей сопротивления устройства для параллельной и антипараллельной ориентаций инжектора и детектора. Грубо говоря, это выигрыш в напряжении (и, как следствие, мощности) на единицу электрического тока, который можно пустить на создание спинового тока. Для устройства Отани величина этой разницы составила от 8 до 21 мОм при температуре 10 К. Это на порядок выше, чем предыдущие рекорды. И даже при комнатной температуре устройство Отани работает в несколько раз эффективнее, чем его криогенные предшественники.

Уменьшив толщину детектора и инжектора до четырех нанометров, ученые смогли обратить намагниченность детектора, находящегося на расстоянии 270 нм от инжектора.

Утончение инжектора привело к некоторому снижению спинового тока, однако его оказалось достаточно, чтобы перемагнитить утонченный детектор.

Повлечет ли за собой разработка японцев новый этап развития запоминающих устройств, и станут ли коммерчески доступными устройства со спиновой записью, мы сможем узнать уже в ближайшее время – в компьютерных магазинах.

Проверка пунктуации онлайн – знаки препинания

Введите фрагмент, который хотите проверить. Полностью текст вводить не нужно. Пример: необходимо проверить запятую перед словом нежели в предложении «Говорящий кот – вещь куда менее фантастическая, нежели деревянный полированный ящик.». Введите слово нежели, затем появится результат. Либо выберите проблемное словосочетание в алфавитном списке справа. →

Сервис необходим для написания сочинений, диктантов, любых других текстов, в которых могут быть пунктуационные ошибки. Чтобы проверить орфографию, воспользуйтесь сервисом проверка орфографии онлайн. Открыть шпаргалку по пунктуации.

Главная » Сервисы » Проверка пунктуации онлайн – знаки препинания

Запутанность спинов «нарушила» второй закон термодинамики

Eric Lutz et. al.

Если скоррелировать спины двух атомов, находящихся в тепловых состояниях с разными температурами, то тепло потечет от «холодного» атома к «горячему», а энтропия системы будет уменьшаться. Казалось бы, это нарушает второй закон термодинамики. Физики экспериментально исследовали этот эффект и показали, что уменьшение энтропии совпадает с уменьшением взаимной информации атомов, то есть применять второй закон термодинамики здесь нельзя. Препринт статьи доступен на arXiv.org .

В классической термодинамике эволюция макроскопических систем описывается с помощью классических законов движения, которые симметричны относительно обращения времени. Другими словами, если в какой-то момент направить скорости всех частиц в обратную сторону, внешне ничего измениться не должно. Тем не менее, большинство термодинамических явлений необратимы — например, тепло может течь только от горячего тела к холодному, но не наоборот. При этом направление всех процессов определяется вторым законом термодинамики, который утверждает, что энтропия замкнутой системы не может убывать. Некоторые физики, например Артур Эддингтон, называют такое направление «осью времени» (смотри главу «Time» в книге «The Nature of the Physical World»).

Однако в квантовом мире этот закон не обязательно будет выполняться, и энтропия замкнутой системы может уменьшаться. Правда, тут стоит сделать оговорку и пояснить, как физики определяют энтропию квантовых систем, поскольку «классическое» определение здесь уже не работает. В этом случае энтропию находят, вычисляя след от произведения матрицы плотности вероятности на ее логарифм (так называемая энтропия фон Неймана). Матрица плотности — это такая матрица, которая описывает распределение вероятностей различных состояний системы. При этом она позволяет учесть, что состояния могут «смешиваться» между собой (например, у кота Шрёдингера смешиваются состояния «жив» и «мертв»). Таким образом можно найти энтропию отдельных частиц, а в пределе больших систем энтропия фон Неймана переходит в привычную термодинамическую энтропию.

В данной статье группа физиков под руководством Эрика Лутца (Eric Lutz) экспериментально исследовала, как будет эволюционировать со временем система из двух спинов, изначально находящихся в тепловых состояниях с разной температурой. Тепловое состояние квантовой системы — это обобщение обычного распределения Гиббса, которое описывает, какова вероятность найти атом в состоянии с определенной энергией при заданной температуре. Для этого физики поместили в однородное магнитное поле образец жидкого хлороформа CHCl3, в котором атомы обычного углерода-12 были заменены на атомы углерода-13, а затем наблюдали за взаимодействием между атомами углерода и водорода, находящихся в одной молекуле. Квантовые состояния атомов ученые регулировали с помощью коротких радиоимпульсов. За эволюцией системы физики наблюдали в течение нескольких миллисекунд — за это время ее квантовое состояние не успевает распасться. Кроме того, физики численно смоделировали процессы, происходящие в системе, и показали, что эксперимент хорошо согласуется с теорией.

Схема экспериментальной установки

Eric Lutz et. al.

Если спины атомов изначально не были скоррелированы, ничего особенного не происходило — тепло переходило от «горячего» атома к «холодному», температуры атомов выравнивались, а суммарная энтропия возрастала. Под «горячим» атомом здесь понимается атом, находящийся в тепловом состоянии с большей температурой. Однако когда физики «запутали» атомы (то есть скоррелировали их спины), процесс пошел в обратную сторону, и разница температур атомов возросла на небольшой промежуток времени, а энтропия системы уменьшилась. Авторы статьи пишут, что «время как будто бы повернуло вспять» (the arrow of time is reversed).

Передача тепла между скоррелированными системами (снизу) и не скоррелированными (сверху)

Eric Lutz et. al.

Зависимость температуры атома от времени для случаев скоррелированных и не скоррелированных систем. Точками отмечены экспериментальные данные, линиями — данные численных расчетов. Сверху показана зависимость для изначально «более горячего» атома, снизу — для «более холодного»

Eric Lutz et. al.

Тем не менее, ученые утверждают, что в действительности нарушение второго закона термодинамики здесь не происходит, потому что его в принципе нельзя применять к подобным системам. Если мы построим графики зависимости энтропии и взаимной информации (то есть «меры запутанности») систем от времени, то увидим, что они уменьшаются практически одновременно. Поэтому можно сказать, что «суммарная разупорядоченность» системы все так же растет со временем. Стоит отметить, что теоретически возможность использования взаимной информации для уменьшения энтропии системы предсказывали еще в 1989 году.

Зависимость от времени энтропии системы скоррелированных спинов

Eric Lutz et. al.

Зависимость от времени взаимной информации систем

Список казино, дающие самые большую отдачу с автоматов:
  • СОЛ Казино
    СОЛ Казино

    1 место из-за моментальных выплат и хорошей отдачи со слотов!

  • ДЖОЙ Казино
    ДЖОЙ Казино

    Надежный бренд с контролем честности и лицензией!

  • ФРЭШ Казино
    ФРЭШ Казино

    Летний дизайн и моментальные выплаты!

Добавить комментарий