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Un tour distinct du transport atomique

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Les travaux démontrant le contrôle simultané des propriétés de transport et de spin des atomes froids établissent un cadre permettant d'explorer les concepts de spintronique et de physique de l'état solide

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Crédit: (ETH Zurich / D-PHYS, Adapté de doi: 10.1103 / PhysRevLett.123.193605)

L'une des choses les plus inattendues que l'on puisse faire avec des atomes neutres en charge est de les utiliser pour imiter le comportement fondamental des électrons. Au cours des dernières années, le groupe de Tilman Esslinger de l’Institut d’électronique quantique du département de physique de l’ETH Zurich a mis au point une plate-forme dans laquelle les atomes refroidis à des températures proches du zéro absolu sont transportés à travers des structures unidimensionnelles et bidimensionnelles, entraîné par une différence de potentiel. De cette manière, il est possible d'étudier de manière très détaillée les phénomènes qui se produisent dans les systèmes électroniques mésoscopiques, notamment la conductance quantifiée. Dans deux articles publiés aujourd'hui dans Physical Review Letters et Physical Review A, la postdoctorante Laura Corman, l'ancien doctorant Martin Lebrat et des collègues du groupe Esslinger signalent qu'ils ont maîtrisé, dans leurs expériences de transport, le contrôle d'un autre

L'équipe a ajouté au canal de transport un faisceau lumineux étroitement focalisé, qui induit des interactions locales équivalant à une exposition des atomes à un champ magnétique puissant. En conséquence, la dégénérescence des états de spin est levée, ce qui sert à son tour de base pour un filtre de spin efficace: les atomes ayant une orientation de spin sont repoussés, tandis que ceux d’une autre orientation sont libres de passer (voir la figure). Fait important, même si l'application d'un champ lumineux supplémentaire entraîne la perte d'atomes, ces processus dissipatifs ne détruisent pas la quantification de la conductance. Les chercheurs de l'ETH reproduisent cette découverte expérimentale en simulation numérique et en justifient la validité par le biais d'une extension du modèle de Landauer – Büttiker, formalisme clé du transport quantique.

L'efficacité du filtre à spin atomique démontrée par le groupe Esslinger est équivalente à celle du filtre Essin. meilleurs éléments équivalents pour les systèmes électroniques. Ceci, ajouté à l’extraordinaire "propreté" et à la contrôlabilité de la plate-forme à atomes froids, ouvre de nouvelles perspectives intéressantes pour explorer la dynamique du transport quantique. En particulier, étant donné que l’interaction entre les atomes peut être ajustée, la plate-forme permet d’accéder au transport de spin de systèmes quantiques fortement corrélés. Ce régime est difficile à étudier autrement, mais présente un intérêt fondamental et pratique considérable, notamment pour les applications dans les dispositifs spintroniques et pour l'exploration des phases fondamentales de la matière.

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Contacts avec les médias
Andreas Trabesinger
trabi@ethz.ch

Source originale

https://www.phys.ethz.ch/news-and-events/ d-phys-news / 2019/11 / a-distinct-spin-on-atomic-transport.html

Article de journal associé

http://dx.doi.org/10.1103/ PhysRevLett.123.193605

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