Verlustarme Strom- und Flussquanten-geregelte Magnonik

Das Projekt Verlustarme Strom- und Flussquanten-geregelte Magnonik (FluMag) 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, hocheffiziente Wellen-basierte Rechensysteme angesehen. Während die meisten Untersuchungen auf dem Gebiet der Magnonik bei Raumtemperatur stattfinden, motiviert das rasch steigende Interesse an Quantencomputers Untersuchungen von magnonischen Bauelementen bei tiefen Temperaturen und in Kombination mit supraleitenden Bauteilen. Das Hauptziel des Projekts FluMag ist die Erforschung der Physik von Spinwellen und magnetischen Flussquanten (Vortizes) in Ferromagnet/Supraleiter-Heterostrukturen sowie die Umsetzung des Zusammenspiels von Spinwellen mit der Vortexdynamik für neuartige Anwendungen. Im Rahmen des Projekts soll die gekoppelte Magnon/Vortexdynamik 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 (Austauschspinwellen) gelegt. Die physikalischen Grundlagen für diese Konzepte beruhen auf dem Meissner-Effekt und der Tscherenkow- artigen Magnon-Strahlung von sich schnell bewegenden Vortex-Gittern in Supraleitern. Die Ergebnisse des Projekts werden relevant für die Gebiete des Mikrowellenmagnetismus, der Supraleitung sowie für Magnon-basierte Quantentechnologien. Die drei Partnerteams dieses polnisch-tschechisch-österreichischen Kooperations- projekts weisen ergänzenden Kompetenzen auf und haben nachgewiesene Erfolge exzellenter wissenschaftlichen Forschung. Das polnische Team wird von Jaroslaw Klos von der Adam- Mickiewicz-Universität Posen, das tschechische von Michal Urbanek vom Central European Institute of Technology Brünn und das österreichische von Oleksandr Dobrovolskiy von der Fakultät für Physik, Universität Wien geleitet.