Des scientifiques du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ont découvert des états de Floquet jusqu'alors inconnus au sein de vortex magnétiques extrêmement petits, en utilisant une énergie minimale issue d'ondes magnétiques. Cette découverte, qui remet en question les hypothèses précédentes, pourrait créer un lien entre l'électronique, la spintronique et les technologies quantiques. Les résultats sont publiés dans la revue Science.
Des chercheurs du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ont identifié des motifs d'oscillation inhabituels, appelés états de Floquet, au sein de vortex magnétiques dans des disques ultrafins composés de matériaux tels que le nickel-fer. Ces disques ne mesurent que quelques micromètres ou nanomètres de diamètre, là où les moments magnétiques s'alignent selon des motifs circulaires semblables à des aiguilles de boussole miniatures formant des tourbillons. Lorsqu'elles sont stimulées, ces structures produisent des magnons, des excitations collectives semblables à des ondes qui propagent l'information sans transport de charge, ce qui les rend prometteuses pour l'informatique du futur. Le Dr Helmut Schultheiß, chef de projet à l'Institut de physique des faisceaux d'ions et de recherche sur les matériaux du HZDR, a noté : 'Ces magnons peuvent transmettre des informations à travers un aimant sans avoir besoin de transport de charge.' L'équipe a réduit la taille des disques à quelques centaines de nanomètres pour étudier les effets sur l'informatique neuromorphique, mais a observé des peignes de fréquence (des séries de lignes étroitement espacées) au lieu de signaux de résonance uniques. Schultheiß s'est souvenu : 'Au début, nous avons supposé qu'il s'agissait d'un artefact de mesure ou d'une sorte d'interférence. Mais lorsque nous avons répété l'expérience, l'effet est réapparu.' Le phénomène provient du fait que les magnons stimulent le cœur du vortex, le faisant décrire une minuscule trajectoire circulaire qui modifie de manière rythmique l'état magnétique, générant ainsi les peignes avec seulement quelques microwatts de puissance, soit bien moins qu'un smartphone en veille. Contrairement aux méthodes nécessitant des impulsions laser intenses, celle-ci utilise de douces ondes magnétiques. Schultheiß l'a décrit comme un 'adaptateur universel', semblable à un port USB, capable potentiellement de synchroniser des signaux térahertz avec des appareils électroniques ou quantiques. La découverte, détaillée dans un article par Christopher Heins et ses collègues dans Science (DOI: 10.1126/science.adq9891), a été analysée à l'aide du programme Labmule du HZDR. L'équipe vise à explorer des applications dans d'autres structures magnétiques pour interconnecter l'électronique, la spintronique et les technologies de l'information quantique.
