Квантовые данные теперь живут в 10 раз дольше: тихий шум внутри вещества раскрыл скрытую аномалию

Порой именно шум помогает услышать самое важное — особенно, если это шум на уровне квантовой физики. Необычный поворот событий: исследователи Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) сделали важное открытие, не нарушая ни атома в структуре материала.

Новый взгляд на перовскиты

Перовскиты — не просто модный материал в науке. Это — ключ к эффективной солнечной энергетике и оптоэлектронике. Особенно интересен галогенидный вариант MAPbI₃ - соединение свинца, йода и метиламмония, которое с лёгкостью поглощает и испускает свет.

Что они сделали

Физики СПбГУ первыми применили метод спектроскопии спинового шума (ССШ) к этому типу кристаллов. Метод до этого использовали лишь для газов и изотропных полупроводников. Он позволяет буквально "подслушивать" колебания спинов в слабом магнитном поле — без внешнего воздействия.

Почему это важно

Такие спины можно сравнить с крошечными магнитиками, которые колеблются случайным образом. Наблюдая за этим колебанием, учёные узнали о скрытых магнитных свойствах материала. Это критически важно при разработке новых технологий хранения данных и квантовых устройств.

Без искажения — с помощью света

Вместо мощного излучения — слабый инфракрасный лазер. Его энергии недостаточно, чтобы возбудить электроны, зато достаточно для измерений. И это дало невероятный результат.

"При прохождении света через перовскит поляризация случайным образом отклонялась от исходного направления — так возникает шум фарадеевского вращения", — объясняют в СПбГУ.

Открытие, которое может всё изменить

Такой метод позволил обнаружить свободные положительные носители заряда с рекордным временем спиновой когерентности — это значит, что их квантовое состояние сохраняется гораздо дольше, чем обычно. Более того, реакция материала на магнитное поле меняется в зависимости от направления, что может быть полезно в разработке направленных сенсоров.

Уточнения

Перовски́т - сравнительно редкий для поверхности Земли минерал, титанат кальция. Эмпирическая формула: CaTiO₃. Был впервые обнаружен в 1839 году на Урале.