燃！我国科学家研究出室温下高功率相干微波发射技术

日期： 2023-04-11

浏览次数: 18

来源：搜狐

在这个实验中，施加到微波腔（桃红色带）的电压（电池）导致光子（黄色）和电子自旋激发（紫色）相互作用，形成复合极化激元，进而产生类似激光的（相干）微波。

构建量子计算和通信系统的挑战之一是缺乏能够产生足够功率但不需要极端冷却的类激光微波源。

然而，一个研究小组在一项研究中已经证明了一种新的室温技术，可以制造来自激光的相干微波辐射。该设备利用磁性材料与电磁场的相互作用。研究人员预计，这项工作将产生微波源，这些微波源可以内置在未来量子器件中使用的芯片中。

为量子计算机存储量子位的设备通常需要微波信号来输入和检索数据，因此在微波频率下运行的激光器（微波激射器）和其他相干微波源可能非常有用。但是，尽管脉泽器是在激光之前发明的，但大多数脉泽器技术只能在超低温下工作。2018年的设计可在室温下工作，但不会产生太多功率。

中国科学院上海技术物理研究所的胡春明受到一种名为极化激子激光器的新型激光器的卓越性能的启发，考虑将该技术扩展到微波领域。这些设备利用光与激子的相互作用，激子是短寿命的电子空穴对。这种相互作用发生在光腔内，光波在该空间来回反射多次。该技术“改变了光学激光技术，我很好奇使用磁激发的类似方法是否可以帮助我们生产更好的微波源，”研究人员说。

经过七年的基础研究，他和他的同事们相信他们已经成功了。他们的方案使微波腔中的光子与磁性材料中的电子自旋相互作用。在磁场存在的情况下，这些自旋和光子一起产生称为磁振子极化激元的混合激发，进而产生相干微波。该技术使用不同于脉泽的概念来产生这种相干辐射。研究人员工作的一个重点是了解他们如何放大腔内的辐射，从而产生大量微波能量，同时仍然对频率和其他特性进行精确控制。

为了证明这种效果，研究人员使用了一种标准类型的微波腔，一种1.2毫米宽的复合玻璃材料带，将强场限制在其表面上方的区域。他们在这个表面上放置了一个直径1毫米的钇铁石榴石球体，这是一种磁性材料，并开启了静态磁场。球体中电子自旋的排列然后围绕磁场方向旋转。连接到条带上的晶体管提供了微波场的放大，但这些场也以研究人员精心安排的方式耗散能量。空腔中球体的存在引发了自旋和光子之间的相互作用，产生了磁振子极化子，研究人员能够通过测量他们引导到该区域的各种频率的微波的吸收来验证这一点。结果显示出明显的吸收特征，表明腔和磁振子的独立振荡模式结合在一起产生了极化激元。

然后，他们证明了这些极化子可以产生峰值频率为3.6 GHz、线宽仅为360 Hz的相干微波辐射。研究人员说，这种清晰的频率定义对于磁性系统来说是非凡的，其线宽比基于磁性技术的最佳替代微波源的线宽小1000倍。此外，磁振子-极化子器件的输出功率是2018年室温脉泽的10亿倍。研究人员还证明了将输入微波信号放大10000倍的能力，同时保持信号质量。研究人员说，这种放大功能的可能性“超出了我们的想象”。

麻省理工学院纳米级磁系统专家刘路桥说：“我对这里报道的美妙结果感到兴奋。磁振子极化子的使用开辟了许多新的可能性，令人惊讶的是，与许多现有的替代技术相比，它在产生微波方面取得了卓越的性能。”

上一篇：协会走访卧龙矿业（上海）有限公司下一篇：无石灰低碱清洁生产新工艺成功应用于高硫铅锌矿

Hot News / 相关推荐

强化学习提高站位用心用情做好服务———协会联合党支部召开学习中央八项规定精神专题教育会议

2025 - 07 - 05

点击次数: 29

2025年7月4日上午，上海稀土聚氨酯硅酸盐协会联合党支部第一届第二十九次党员大会暨学习中央八项规定精神专题教育会议，在上海师范大学会议室召开。会议主题为“强化学习、提高站位、用心用情做好服务”。联合支部书记吴建思同志主持会议，任倍、周襄瑶、杨利峰、崔中倪等与会党员同志出席，大家齐聚一堂、团结奋斗，共商支部事宜。会议全面传达了市工经联党委在庆祝建党104周年大会上传达的各项精神与要求，探讨行业未来...

强化学习提高站位用心用情做好服务———协会联合党支部召开学习中央八项规定精神专题教育会议

2025 - 07 - 05

点击次数: 27

嵌入式Cu纳米颗粒显著增强甲醇重整制氢催化活性与稳定性

2025 - 07 - 04

点击次数: 59

来源：X-MOL通过界面重构方法制备具有特殊榫卯结构的Cu/Zn(Ga)Ox催化剂，其结构特征为Cu纳米粒子嵌入到亚稳态Zn(Ga)Ox基底中，形成稳定的Zn-O-Cu+-Ov-Gaδ+界面位点。Cu/Zn(Ga)Ox催化剂在MSR反应中表现出优异的催化性能，在225 °C下实现了99.3%的甲醇转化率以及124.6 μmol s-1 gcat-1的氢气生成速率，且在400小时内显示出极...

合金元素对 Nd2Fe14B 稳定性和磁性能的影响

2025 - 07 - 04

点击次数: 67

来源：X-MOL合金化是提高 Nd2Fe14B 磁性能的有效策略。然而，优先替代的潜在机制仍未得到充分了解。在本研究中，利用密度泛函理论计算来研究稀土和过渡金属掺杂剂对 Nd2Fe14B 稳定性和磁性能的影响。研究发现，对于 Nd-site 掺杂，Dy、Sm、Pr 和 La 等稀土元素可以增强 Nd2Fe14B 的相稳定性，其位点偏好主要受稀土元素的体积效应控制。对于 Fe 位点掺杂，Ni、Co、...