Если бросить камень в пруд, по воде пойдут круги. В крошечном магнитном кристалле тоже бывают волны — только колеблется не вода, а направление намагниченности. Такие волны называют спиновыми. Они бегут по кристаллу, как рябь по поверхности, и могут переносить информацию.
Физики взяли пластинку из иттриевого феррита-граната — это прозрачный оранжевый кристалл, который любят за чистоту магнитных колебаний. Через антенну они запустили в неё мощную волну накачки. Внутри кристалла энергия этой волны перераспределилась: родились две новые волны. Одна стала вдвое короче исходной, другая — почти замерла на месте, как будто волна ударилась о невидимую стену и остановилась.
Такая синхронизация позволяет усилить слабый сигнал в тысячи раз — примерно как если бы шёпот превращался в громкую речь. Учёные уже собрали усилитель на этом принципе и получили усиление в 40 децибел. Это значит, что сигнал на выходе стал в 10 000 раз мощнее, чем на входе. Подобные устройства пригодятся в радиотехнике, связи и сенсорах магнитных полей.
Волны в кристалле теперь можно не только запускать, но и настраивать, как музыкальные струны. И если раньше спиновые волны просто бежали по своим делам, то теперь они могут работать в команде — усиливать, синхронизироваться и, возможно, когда-нибудь петь хором.
Спиновые волны в иттриевом феррите-гранате могут пробегать сантиметры, почти не затухая, — это рекорд среди магнитных материалов.