可饱和磁阻电子开关:利用永磁体实现可切换的低功耗、低噪声磁场生成
在众多科学领域中,都需要产生既超稳定又可开关的磁场。永磁体和超导磁体虽然能提供极低噪声的磁场,但不易开关。相反,电磁体虽可开关,却易受电流噪声影响。该团队提出一种混合技术,通过使用非线性铁磁电路——命名为饱和电子磁阻开关(SERS)——来切换任意磁体的磁场。该电路通过施加高于特定阈值的电流实现场双稳态切换,类似于磁场领域的晶体管。关键在于,施加的电流对磁场输出的影响极小,且避免了磁体退磁,从而大幅降低功率耗散。SERS对制造误差也具有鲁棒性,在非理想器件中可将控制电流噪声抑制数个数量级。为展示其应用,该团队提出一种基于SERS的装置,用于在可扩展的离子阱量子计算机中生成超稳定磁场梯度。研究发现,与最先进的载流导线相比,该装置可将功率耗散降低一个数量级,同时将源自电流波动的磁场噪声降低多达五个数量级。

