Ограниченная скорость записи и считывания информации, записанной на магнитном носителе, определяет предел максимального быстродействия этого носителя, к примеру, жесткого диска. Для ускорения процессов записи и чтения исследователи пытаются помогать этим процессам ультракороткими импульсами лазерного света и другими методами, которые позволяют уменьшить время переключения состоянии областей магнитного материала. Такой путь является весьма многообещающим, однако, задействованные в этом всем физические механизмы остаются плохо изученными и на сегодняшний день. Вся проблема заключается в сложной структуре и сложных взаимодействиях частиц магнитных материалов, которые на самом маленьком уровне можно рассматривать как квантовые системы, состоящие из множества отдельных квантовых объектов.
Квантовые системы, состоящие из множества объектов, достаточно трудно поддаются моделированию и практическому изучению из-за сложных взаимодействий между входящими в их состав отдельными объектами. Поэтому физики из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюрихе создали своего рода “квантовый коктейль” из синтетического кристалла, в котором “замешано” строго заданное количество квантовых частиц известного и изученного вида. При помощи такого кристалла ученые проводят исследования сложных квантовых систем, что в будущем может помочь в деле разработки технологий хранения информации следующего поколения.
Весьма необычным в этом деле является сам синтетический кристалл, который состоит из чистого света. Этот кристалл является своего рода ловушкой для электрически нейтральных атомов одного из магнитных материалов. И все это вместе является моделью частички магнитного материала, используемого в магнитных устройствах хранения информации. Однако, в отличие от используемых твердых магнитных материалов, которые подвержены влиянию массы отрицательных эффектов, связанных с наличием дефектов и посторонних примесей, кристалл “квантового коктейля” является абсолютно чистым, что позволяет точно настроить и измерить все параметры сложной квантовой системы.
Благодаря высокой чистоте проводимых экспериментов, исследователи смогли идентифицировать и контролировать микроскопические процессы в квантовой системе, благодаря чему уже были найдены некоторые методы, позволяющие лучше и быстрее управлять магнитным состоянием этой искусственной “частички” магнитного материала. Интересным является то, что переключению системы в антиферромагнитное и ферромагнитное состояние оказывает огромную помощь физическое встряхивание всего светового кристалла с заключенными атомами в момент переключения. И эта тонкость, без сомнений, должна будет учтена при поиске новых магнитных материалов и разработке новых технологий магнитной записи следующего поколения.