Сверхбыстрое лазерное управление фундаментальными квантовыми степенями свободы материи представляет собой выдающуюся фундаментальную задачу, которую необходимо решить при создании информационных технологий будущего, выходящих за рамки полупроводниковой электроники, определяющей наше настоящее. Двумя наиболее многообещающими квантовыми степенями свободы в этом отношении являются спин электрона и "индекс долины", причем последний представляет собой возникающую степень свободы двумерных материалов, связанную с импульсом квазичастицы. Как спинтроника, так и валлейтроника обладают многими потенциальными преимуществами перед классической электроникой с точки зрения скорости обработки данных и энергоэффективности. Однако, в то время как спиновые возбуждения страдают от динамической потери характера, возникающей из-за спин-орбитальной прецессии вращения, волновая функция долины представляет собой "бит данных", стабильности которого угрожает только межплоскостное рассеяние, особенность, контролируемая качеством выборки. Таким образом, Valleytronics представляет собой потенциально надежную платформу для выхода за рамки классической электроники.

В основе любых будущих технологий valleytronics или spintronics, в дополнение к квантовым возбуждениям, кодирующим биты данных, будет лежать управление и создание долинных и спиновых токов. Однако, в то время как постоянное внимание уделялось задаче адаптации световых форм в сверхбыстрых временных масштабах для избирательного возбуждения квазичастиц долины, точное создание и контроль долинных токов и спиновых токов - жизненно важных для любой будущей технологии valleytronics - оставалось за пределами области сверхбыстрого управления светом. В исследовании, недавно опубликованном в Научные достижения, группа исследователей из Института Макса Борна в Берлине показала, как гибридный лазерный импульс, сочетающий два типа поляризации, позволяет полностью контролировать сверхбыстрые токи, индуцируемые лазерным излучением.

В настоящее время хорошо известен контроль зарядового состояния с помощью циркулярно поляризованного света - знаменитая "блокировка спиновых долин" дихалькогенидов переходных металлов, которая берет свое начало в селективной реакции долин на циркулярно поляризованный свет. Это можно рассматривать как вытекающее из правила выбора, включающего магнитные квантовые числа d-орбитали, которые содержат граничные состояния разрыва. В то время как свет с круговой поляризацией возбуждает долинный заряд, он, однако, не создает долинный ток. Такая ситуация возникает как для каждого квазиимпульса в долине

В настоящее время хорошо известен контроль зарядового состояния с помощью циркулярно поляризованного света - знаменитая "блокировка спиновых долин" дихалькогенидов переходных металлов, которая берет свое начало в селективной реакции долин на циркулярно поляризованный свет. Это можно рассматривать как вытекающее из правила выбора, включающего магнитные квантовые числа d-орбитали, которые содержат граничные состояния разрыва. В то время как свет с круговой поляризацией возбуждает долинный заряд, он, однако, не создает долинный ток. Такая ситуация возникает как для каждого квазиимпульса в долине ^kдолина, которая возбуждает соответствующий -^kдолина также возбуждается: таким образом, скорости Блоха уравновешиваются, и нет чистого тока в долине.

Таким образом, полный контроль над индуцируемыми светом долинными токами, их величиной и направлением требует выхода за рамки парадигмы блокировки спин-долин циркулярно поляризованного света. Следовательно, создание возбужденного состояния долины, которое действительно приводит к чистому току долины и вращения, должно включать нарушение локального ^kдолина , ^{- к}вырождение долины. Поскольку векторный потенциал лазера напрямую связан с квазиимпульсом кристалла, k ->k - A (t)/c, наиболее эффективным способом, которым это может быть сделано, является линейно поляризованный одноцикловый импульс с длительностью, сравнимой с длительностью импульса с круговой поляризацией: такой импульс, очевидно, будет в "ТГц-окне" от 1 ТГц до 50 ТГц. Световая форма hencomb генерирует значительный остаточный (т.е. сохраняющийся после лазерного импульса) ток. Это является результатом того, что блоховские скорости возбужденного квазиимпульса не отменяются, поскольку распределение возбужденного заряда теперь смещено от точки K высокой симметрии точно на вектор поляризации ТГц импульса.