La vitesse d'écriture et de lecture des informations magnétiques à partir des dispositifs de stockage est limitée par le temps nécessaire pour manipuler le support de données. Pour accélérer ces processus, les chercheurs ont récemment commencé à explorer l'utilisation d'impulsions laser ultracourtes qui peuvent commuter les domaines magnétiques dans les matériaux à l'état solide. Cette voie s'est avérée prometteuse, mais les mécanismes physiques sous-jacents restent mal compris. Cela est dû en grande partie à la complexité des matériaux magnétiques impliqués, dans lesquels un grand nombre d'entités magnétiques interagissent les unes avec les autres. Ces soi-disant systèmes quantiques à plusieurs corps sont notoirement difficiles à étudier.
Frederik Görg et ses collègues du groupe du professeur Tilman Esslinger du département de physique de l'ETH Zurich (Suisse) ont maintenant utilisé une approche alternative pour obtenir un nouvel aperçu de la physique en jeu dans ces systèmes, comme ils le rapportent dans une publication qui est publié aujourd'hui dans la revue Nature .
Görg et ses collègues ont simulé des matériaux magnétiques en utilisant des atomes électriquement neutres (mais magnétiques) qu'ils ont piégés dans un cristal artificiel fait de lumière. Même si ce système est très différent des matériaux de stockage qu'il émule, les deux sont régis par des principes physiques de base similaires. Contrairement à un environnement à l'état solide, cependant, de nombreux effets indésirables résultant par exemple d'impuretés dans le matériau sont absents et tous les paramètres clés du système peuvent être réglés avec précision. En exploitant cette réduction de la complexité et du degré de contrôle, l'équipe a pu surveiller les processus microscopiques dans leur système quantique à plusieurs corps et identifier des moyens d'améliorer et de manipuler l'ordre magnétique dans leur système.
Plus important encore, les physiciens de l'ETH ont démontré qu'en secouant de manière contrôlée le cristal dans lequel résident les atomes, ils pouvaient basculer entre deux formes d'ordre magnétique, connues sous le nom d'ordre anti-ferromagnétique et ferromagnétique – un processus important pour le stockage des données. La compréhension fondamentale acquise grâce à ces expériences devrait donc aider à identifier et à comprendre les matériaux qui pourraient servir de base à la prochaine génération de supports de stockage de données.
