«В электронике в целом для обработки информации используется управление зарядом электрона. В спинтронике для переноса информации используется спин электронов. Далее, в валитронике кристаллическая структура уникальных материалов позволяет кодировать информацию в отдельные импульсные состояния электронов, известные как долины», — пояснил Син Чжу из Научно-технического института Окинавы, соавтор исследования.

Возможность использовать долины темных экситонов для переноса информации делает их перспективными кандидатами для квантовых технологий. Темные экситоны по своей природе более устойчивы к тепловому фону среды, чем кубиты, то есть, требуют менее экстремального охлаждения и менее подвержены декогеренции, при которой нарушается квантовое состояние.

Используя передовую установку TR-ARPES (фотоэмиссионный спектроскоп с временным и угловым разрешением), ученые отследили характеристики всех экситонов, одновременно определяя импульс, спиновое состояние и уровни численности популяции электронов и дырок — эти свойства никогда ранее не подвергались одновременной количественной оценке.

Их результаты показывают, что в течение пикосекунды некоторые яркие экситоны рассеиваются фононами (квантованными колебаниями кристаллической решетки) в различные импульсные долины, и становятся импульсно-темными. Позже доминируют спиново-темные экситоны, в которых электроны меняют свой спин в пределах одной долины. Они сохраняют свое состояние вна протяжении наносекунд.

Дальнейшие наблюдения за свойствами долин темных экситонов откроют широкие возможности применения темной валитроники в информационных системах, пишет Science Daily.

Физики из США впервые продемонстрировали в 2022 году новый метод производства сверхтонких полупроводящих материалов, в которых экситоны, квазичастицы, переносящие энергию, сохраняются достаточно долго, чтобы их можно было использовать в целом ряде технологий, например, в квантовых вычислениях.