Verlustarme Strom- und Flussquanten-geregelte Magnonik

Das Projekt “Verlustarme Strom- und Flussquanten-geregelte Magnonik“ konzentriert sich auf experimentellen und theoretischen Untersuchungen des Zusammenspiels von Spinwellen mit topologischen Defekten des Ordnungsparameters in Ferromagnet/Supraleiter-Heterostrukturen.

Magnonik ist die Wiessensdomäne, die sich mit Spinnwellen – sich propagierenden kollektiven Anregungen von Spins in magnetischen Materialien beschäftigt. Dank des sehr breiten Frequenzbands von sub-GHz bis zu einigen THz und des Mangels an der Bewegung von elektronischen Ladungsträgern und der damit verbundenen Dissipation werden Spinwellen als interessante Kandidaten für neuartige Rechensysteme angesehen. Während die meisten Untersuchungen auf dem Gebiet der Magnonik bei Raumtemperatur stattfinden, motiviert das rasch steigende Interesse an Quantencomputern Untersuchungen von magnonischen Bauelementen bei tiefen Temperaturen und in Kombination mit supraleitenden Bauteilen.

Das Hauptziel dieses Projekts ist die Erforschung der Physik von Spinwellen in Ferromagnet/Supraleiter-Heterostrukturen sowie die Umsetzung des Zusammenspiels von Spinwellen in Ferromagneten mit der Dynamik von magnetischen Flussschläuchen (Vortizes) in Supraleitern für neuartige Anwendungen. Im Rahmen des Projekts soll die gekoppelte Fluxon/Magnon-Dynamik theoretisch beschrieben und neue Konzepte für die Anregung, Steuerung und Detektion von Spinwellen erarbeitet werden. Diese Konzepte sind für die Heterostrukturen spezifisch und nur bei tiefen Temperaturen realisierbar. Dabei wird ein großer Wert auf die Manipulation von kurzwellenlängigen Magnonen (Austauschspinnwellen) gelegt. Die physikalischen Grundlagen für diese Konzepte bilden der Meissner-Effekt und die Tscherenkow-artige Magnon-Strahlung von sich schnell bewegenden Vortex-Gittern in Supraleitern. Die Ergebnisse des Projekts werden relevant für die Gebiete des Mikrowellenmagnetismus, der Supraleitung und für Magnon-basierten Quantentechnologien.

Die drei Partnerteams dieses polnisch-österreichisch-tschechischen Kooperations-projekts weisen ergänzenden Kompetenzen auf und haben nachgewiesene Erfolge exzellenter wissenschaftlichen Forschung. Das polnische Team wird von Jarosław Kłos aus der Adam-Mickiewicz-Universität Posen, das österreichische von Oleksandr Dobrovolskiy aus der Fakultät für Physik, Universität Wien und das tschechische von Michal Urbanek vom Central European Institute of Technology Brünn geleitet.