La habitación de los espejos curvos: usted está en el centro y el eco de su voz regresa desde una dirección inesperada, amplificado y distorsionado. Así también las ondas de espín en una película magnética delgada, excitadas por una antena, se reflejan en los defectos y las irregularidades y crean un enredo de campos. El microscopio con punta de diamante, sensible al campo magnético, intenta distinguir la onda original, pero en su lugar ve la suma del eco de cientos de dispersores.
Antes se creía que el mapa obtenido con ese microscopio mostraba directamente qué ondas existen en la película y con qué longitudes. Sin embargo, cerca de la superficie, donde la sonda percibe el campo total de todas las ondas, esa imagen se rompe. La onda de la antena y las ondas dispersadas por los defectos interfieren, y en el espectro aparece una señal falsa con vector de onda nulo: como si en la habitación de los espejos curvos usted oyera un zumbido que no corresponde a ninguna fuente.
Los físicos midieron estas señales en una película de granate de hierro e itrio (YIG) de 140 nanómetros de espesor, un material con pérdidas récordmente bajas. Variaron la distancia entre la sonda y la muestra de 200 a 50 nanómetros, controlando así cuánto ve el sensor de las ondas cortas. A una distancia de 200 nm, el espectro mostraba un solo par de picos, tal como predecía la teoría. Pero a 50 nm surgía una «mariposa»: un mapa bidimensional complejo donde, cerca del vector de onda nulo, la señal se amplificaba de forma anómala. El modelo lo explicó por el término cruzado entre la onda primaria y las ondas dispersadas: al sumarse, su vector diferencia puede anularse, aunque ambas ondas transporten un impulso finito.
Este efecto es comparable a cómo, en la habitación de los espejos curvos, el eco de distintas paredes se combina en un zumbido que no coincide con ningún sonido original. Las ondas dispersadas resultaron no ser una simple molestia, sino la contribución dominante: en la geometría en que las ondas corren perpendiculares a la magnetización, su campo superaba el campo directo de la antena. En otra geometría, donde la excitación es ineficaz, las señales falsas desaparecían, lo que confirmó su naturaleza. Experimentos adicionales mostraron que incluso una rugosidad del borde de la antena del 1% de su anchura (100 nanómetros) genera una dispersión apreciable.
Así, la habitación de los espejos curvos nos enseña a no fiarnos de la primera impresión. Para diseñar circuitos magnónicos, en los que las ondas de espín deben transportar información, los defectos de litografía son inevitables y hay que tenerlos en cuenta en la fase de diseño, en lugar de achacarlos al ruido. El nuevo método permite detectar la dispersión oculta y corregir las antenas para minimizar los modos parásitos. El siguiente paso es separar las contribuciones de los defectos de la película y de las rugosidades de la antena, comparando muestras con distinta densidad de pozos de crecimiento, y comprobar la predicción sobre el dominio del término cruzado para ondas de volumen cuando se usan transductores puestos a tierra.
La película de YIG utilizada en el trabajo es tan perfecta que su parámetro de amortiguamiento es cien veces menor que el de los ferritas típicos. Precisamente eso permitió ver efectos de interferencia sutiles que en materiales corrientes quedan enmascarados por las pérdidas.
La idea de la computación de ondas con ondas de espín resuena con la «lógica magnónica» de la novela Escalera al cielo, de Greg Egan, donde los cálculos se realizan con excitaciones cuánticas en un sólido. Allí, como aquí, el problema clave es el control de los modos parásitos.