Добавить новость
smi24.net
News in English
Март
2024

From Earth to Mars: Transporting spin information at the speed of light

0

Scientists have used electrical pulses to manipulate magnetic information into a polarized light signal, a discovery that could revolutionize long-distance optical telecommunications, including between Earth and Mars.

The breakthrough, described in a study published March 27 in Nature, involves the field of spintronics, which aims to manipulate the spin of electrons in order to store and process information.

The researchers applied an electrical pulse to transfer this spin information from electrons to photons, the particles that make up light, allowing the information to be carried great distances at great speed. Their method meets three crucial criteria — operation at room temperature, no need of magnetic field and the ability for electrical control — and opens the door to a range of applications, including ultrafast communication and quantum technologies.

“For decades we were dreaming of and predicting room-temperature spintronic devices beyond magnetoresistance and just storing information. With this team’s discovery, our dreams become reality,” says the study’s co-author, Igor Žutić, SUNY Distinguished Professor of physics at the University at Buffalo.

Žutić and UB’s work on the study was supported by the National Science Foundation’s Electronics, Photonics and Magnetic Devices (EPMD) program and the U.S. Department of Energy’s Basic Energy Sciences (BES) program.

The study was led by the Jean Lamour Institute, a joint unit of France’s National Centre for Scientific Research (CNRS) and the University of Lorraine. Other contributors represent universities and institutes in France, Germany, Japan, China and the United States.

Spintronic devices could replace conventional electronics

In spintronics, which has been used successfully in magnetic computer hard drives, information is represented by electron spin and, by its proxy, the direction of magnetization.

Ferromagnets, such as iron or cobalt, have an unequal number of electrons whose spins are oriented either along or against the magnetization axis. Electrons with spin along the magnetization travel smoothly across a ferromagnet, while those with opposite spin orientation are bounced around. This represents binary information, 0 and 1.

The resulting change of the resistance is the key principle for spintronic devices, whose magnetic state, which can be considered as stored information, is maintained indefinitely. Just as a fridge magnet does not need power to remain stuck to the door, spintronic devices would require much less power than conventional electronics.

However, akin to taking a fish out of water, spin information is quickly lost and cannot travel far when electrons are taken out of the ferromagnet. This major limitation can be overcome by utilizing light through its circular polarization, also known as helicity, as another spin carrier.

Just as humans centuries ago used carrier pigeons to transport written communication farther and faster than could be done on foot, the trick would be to transfer electron spin to photos, the quantum of light.

Spin-LEDs meet three criteria

The presence of spin-orbit coupling, which is also responsible for the spin information loss outside of the ferromagnet, makes such transfer possible. The crucial missing link is then to electrically modulate the magnetization and thereby change the helicity of the emitted light.

“The concept of spin-LEDs was initially proposed at the end of the last century. However, for the transition into a practical application, it must meet three crucial criteria: operation at room temperature, no need of magnetic field, and the ability for electrical control,” says the study’s corresponding author, Yuan Lu, senior CNRS researcher at the Jean Lamour Institute. “After more than 15 years of dedicated work in this field, our collaborative team has successfully conquered all obstacles.”

The researchers successfully switched the magnetization of a spin injector by an electrical pulse using the spin-orbit torque. The electron’s spin is rapidly converted into information contained in the helicity of the emitted photons, enabling a seamless integration of magnetization dynamics with photonic technologies.

This electrically controlled spin-photon conversion is now achieved in the electroluminescence of light-emitting diodes. In the future, through the implementation in semiconductor laser diodes, so-called spin-lasers, this highly-efficient information encoding could pave the way for rapid communication over interplanetary distances since polarization of light can be conserved in space propagation, potentially making it the fastest mode of communication between Earth and Mars.

It will also greatly benefit the development of various advanced technologies on Earth, such as optical quantum communication and computation, neuromorphic computing for artificial intelligence, ultrafast and highly-efficient optical transmitters for data centers or Light-Fidelity (LiFi) applications.

“The realization of spin-orbit-torque spin injectors is a decisive step that will greatly advance the development of ultrafast and energy-efficient spin-lasers for the next generation of optical communication and quantum technologies,” says co-author Nils Gerhardt, professor at the Chair of Photonics and Terahertz Technology at the Ruhr University in Bochum.








«Прошли два удара»: Гребенщиков рассказал свою версию драки с Пирцхалавой

Как одна лекция превратила фотографа в первооткрывателя Алексис Розенфельд — «простой фотограф», который с детства увлекался рассказами об исследованиях «Подводной Одиссеи команды Кусто».

На фоне массовой раздачи паспортов России таджикам очередного русского лишают гражданства и отправляют на судилище в Таджикистан

В Москве прошла премия в области бизнеса, культуры и социальной сферы The Moscow Life & Business Awards – 2025


Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

The 5 biggest global business rivalries to watch, and how their outcomes will shape the future

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 

Trump’s threatened 40% tariff on ‘transshipped’ goods tries to target China and its manufacturing strength


По подозрению в мошенничестве задержали замдиректора департамента мэрии Екатеринбурга

Два года с конфискацией "Гелика"

"Главный азербайджанец Урала" сдал Алиева. Этот раунд Баку проиграл. Что будет дальше?

Наталья Рудик назначена директором по продуктам ERM и BPM в компании «НЕКСТБИ»


Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

Раскрой потенциал Мистера Террифика из DC Worlds Collide с этим гайдом

DeepMind CEO makes big brain claims, saying AGI could be here within 'five to 10 years' and cause humanity to experience widespread change that's '10 times bigger than the Industrial Revolution, and maybe 10 times faster'



Роднина: «Жить люблю и хочу в Москве. Вы меня перепутали с другим поколением, которое всегда ищет, где лучше»

ЦСКА разгромил "Рубин" 5:1: дубль Глебова и блеск Мусаева!

Будут ли магнитные бури сегодня, 10 августа 2025 года?

ЦСКА разгромил «Рубин» 5:1 и продлил беспроигрышную серию до 18 матчей


"Любовь — это главное": Полина Диброва после слухов о вскрывшейся измене покинула Россию

Внезапные признания главного помощника Тутберидзе — он мог отказаться от Этери: «Финансово было не очень выгодно»

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая

ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья


Житель Саратовской области узнал об аномалии своего организма во время сеанса КТ

Гонки на сапах, волейбол и пляжный теннис: второй день SUP FEST 2025 на Патрокле во Владивостоке (ФОТО)

17 тысяч придут на карту: россиянам подготовили выплаты к 1 сентября

Бурда в красивой банке: Росконтроль указал марки кофе, которые не рекомендуется покупать даже с большой скидкой


Андреева сохранила за собой пятое место рейтинга WTA

Самсонова проиграла Таунсенд на турнире в Цинциннати

Павлюченкова уступила во втором круге турнира WTA 1000 в Цинциннати

Александрова снизилась в рейтинге в борьбе за титул WTA


Хотел усыновить. Раскрыта тайна отцовства Пороховщикова

Ученики из Подмосковья стали лучшими на олимпиаде по геометрии имени Шарыгина

ПРО РОССИИ МОГУТ ДОПОЛНИТЕЛЬНО УЛУЧШИТЬ! СЕНСАЦИЯ! ВЫСШАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ МИРОМ: ПРОГРАММНЫЕ ИНТЕЛЛЕКТЫ МОГУТ ПОМОГАТЬ! Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!

"Любовь — это главное": Полина Диброва после слухов о вскрывшейся измене покинула Россию


Музыкальные новости

Баха и Чайковского исполнят на органном концерте в Печорах

Где купить билеты на концерт Башмета на Советской площади

Рэпер Тимати и его невеста Валентина Иванова стали родителями

Продвижение в TikTok для Музыкантов, Певцов, Артистов.


День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

Будут ли магнитные бури сегодня, 10 августа 2025 года?

ЦСКА разгромил «Рубин» 5:1 и продлил беспроигрышную серию до 18 матчей

Роднина: «Жить люблю и хочу в Москве. Вы меня перепутали с другим поколением, которое всегда ищет, где лучше»


Резервный борт с пассажирами вернувшегося в Шереметьево самолета вылетел в Пензу

Андрей Воробьев пожелал всем удачи и достойной игры на финале Кубка Овечкина

«Рубин» сыграет против ЦСКА в Москве в 4 туре РПЛ

Анастасия Волочкова как могла объяснила свое странное поведение в самолете: «Любой человек был бы счастлив, что мои ноги висят над его головой»


Мотоциклист с пассажиром погибли при столкновении с электровелосипедом в Москве

В Госдуме предложили повысить штрафы за шумные автомобили

На северо-востоке Москвы из-за ДТП задержали рейсы пяти трамваев

На МКАД на видео попало, как "Газель" на скорости врезалась в столб


Эксперт поделился прогнозами относительно результатов встречи Путина и Трампа

Овечкина и других русских хоккеистов хотели выгнать из НХЛ

Самые большие семьи России посетили Музей Победы

Ситуация катастрофическая. Вот зачем Трамп запросил встречу с Путиным: Хазин




Московские росгвардейцы пришли на помощь медикам, задержав агрессивную пациентку

Министерство здравоохранения сообщает о здоровье раненых в результате взрыва в Стерлитамаке

Предложено сделать День физкультурника официальным праздничным днём

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране


NYT: своими заявлениями Зеленский может разозлить Трампа и навлечь на себя

Раскрыто, что ждет Киев после утреннего «нет» Зеленского

Раскрыто, что ждет Киев после утреннего "нет" Зеленского

В Киеве раскрыли тайный приказ Зеленского перед саммитом США и РФ на Аляске


ЦСКА разгромил "Рубин" 5:1: дубль Глебова и блеск Мусаева!

ЦСКА разгромил «Рубин» 5:1 и продлил беспроигрышную серию до 18 матчей

Спортсмены Росгвардии стали призерами чемпионата России по легкой атлетике

Роднина: «Жить люблю и хочу в Москве. Вы меня перепутали с другим поколением, которое всегда ищет, где лучше»


Лукашенко объяснил изменения в проведении военных учений

Глядя из Минска // Александр Лукашенко рассказал журналу Time о своем посредническом призвании

Лукашенко допустил помилование Марии Колесниковой


Сергей Собянин рассказал, как в Москве выбирают деревья для озеленения города

Собянин: сбиты летевшие к Москве БПЛА

Собянин сообщил об уничтожении второго беспилотника над Москвой

Собянин рассказал о московских НКО, помогающих участникам СВО и их семьям


Площадь возгорания в Ялтинском заповеднике составила два гектара

Дмитриев выступил за укрепление сотрудничества России и США в Арктике

"Газета.Ru" представляет самые яркие кадры прошедшей недели

Площадь пожара в Ялтинском заповеднике достигла двух гектаров


Хищение: 12 квартир Минобороны России в Москве оценены в 1 миллиард рублей

Актриса Полторак впервые стала бабушкой

Ученики из Подмосковья стали лучшими на олимпиаде по геометрии имени Шарыгина

ПРО РОССИИ МОГУТ ДОПОЛНИТЕЛЬНО УЛУЧШИТЬ! СЕНСАЦИЯ! ВЫСШАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ МИРОМ: ПРОГРАММНЫЕ ИНТЕЛЛЕКТЫ МОГУТ ПОМОГАТЬ! Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!


Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК

В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ

Коми, Камчатку, Архангельскую, Иркутскую, Калужскую, Костромскую, Курскую, Свердловскую и Оренбургскую области эксперты отнесли к регионам, где на осенних выборах "протестный потенциал выше среднего", говорится в докладе...

Защищённый планшет промышленного класса Saotron RT-W11


Анастасия Гридчина: В Симферополе, в стенах гостеприимного Дома дружбы народов, состоялась торжественная презентация военно-патриотических изданий, увидевших свет в 2025 году благодаря усилиям Медиацентра им. И. Гаспринского

Аренда квартир в июле 2025 года: за сколько можно снять жильё в Симферополе и Севастополе?

Сергей Карякин: 7 августа на поезде из Москвы в Симферополь выехали участники специальной спортивно-образовательной программы «Шахматный лагерь Сергея Карякина», которая стартует в Международном детском центре «Артек»

Два пожара в Севастополе – горит 6,5 гектаров сухой растительности


Бурда в красивой банке: Росконтроль указал марки кофе, которые не рекомендуется покупать даже с большой скидкой

АБХАЗИЯ. Масштабная реконструкция дорог начнется в Абхазии при поддержке РФ

"Любовь — это главное": Полина Диброва после слухов о вскрывшейся измене покинула Россию

Актриса Полторак впервые стала бабушкой














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *