物理学家发现，二维磁体中的电子激发可以通过自旋波相互作用，自旋波是材料磁结构中的涟漪。

这一突破允许激子（电子-空穴对）间接相互影响，就像干扰水的物体一样。这种相互作用在一种名为CrSBr的磁性半导体中得到了证明，可以通过磁场打开和关闭，为光学调制器、逻辑门等革命性技术打开大门，尤其是未来量子计算机和通信系统的量子换能器。

发现解开了自旋波介导的相互作用

纽约城市学院的物理学家在理解电子激发如何通过自旋波相互作用方面取得了重大突破。这一发现是由物理学家维诺德·梅农领导的纳米和微光子学实验室（LaNMP）团队做出的，可能为下一代技术铺平道路，包括光调制器、全光逻辑门和量子换能器。这项研究最近发表在《自然材料》杂志上。

该团队证明，激子 —— 电子对和它们留下的“空穴” —— 可以通过原子薄（2D）磁性材料中的自旋波或磁振子间接相互影响。这些磁振子在材料的磁性结构中起着波纹的作用，即使没有直接接触，也能使激子相互作用。

磁振子：隐藏的连接器

维诺德·梅农说：“将磁振子想象成晶体内原子磁体的微小触发器。一个激子改变了局部磁性，然后这种变化会影响附近的另一个激子。这就像两个漂浮物体通过干扰周围的水波而相互吸引。”

为了证明这种效应，研究人员使用了一种叫做CrSBr的二维磁性半导体，他们之前已经证明了这种半导体在光和物质之间表现出强烈的相互作用。

博士后Biswajit Datta和Pratap Chandra Adak与研究生Sichao Yu和Agneya Dharmapalan共同领导了这项研究，他们与德国凯泽斯劳滕大学化学与技术大学布拉格高级科学研究中心、德国凯泽斯劳滕大学和美国NREL的团队合作。

磁控制开启了新的可能性

“这一发现特别令人兴奋的是，由于二维材料的可调磁性，激子之间的相互作用可以通过磁场进行外部控制。这意味着我们可以有效地开启或关闭互动，这在其他类型的互动中很难做到。”

量子信号转换

“这一发现带来的一个特别令人兴奋的应用是量子换能器的开发 —— 将量子信号从一种频率转换为另一种频率的设备，比如从微波到光学。这些是构建量子计算机和实现量子互联网的关键组件，”这项工作的另一位主要作者Adak说。

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