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認識Q-硅 - 一種用于自旋電子量子計算機的新型磁性材料

2023-07-04 17:59:24 來源：cnBeta

【資料圖】

一個多世紀以來，硅一直在電子領(lǐng)域占據(jù)主導地位，現(xiàn)在這種半導體元素的一個新版本可能有助于將其用途擴展到未來。北卡羅來納州立大學 (NCSU) 的工程師發(fā)現(xiàn)了一種名為Q-硅的全新材料，其新特性可能在量子計算機和自旋電子學中發(fā)揮重要作用。

北卡羅來納州立大學團隊通過使用持續(xù)時間僅為納秒的激光脈沖撞擊非晶硅，使其熔化后又迅速冷卻以再次硬化從而獲得了這一發(fā)現(xiàn)。這創(chuàng)造了一種新的硅形式，該團隊將其稱為 Q-硅，類似于他們之前創(chuàng)建Q-碳的工作。

Q-硅擁有一些普通舊硅所缺乏的新特性，其中最重要的是室溫下的鐵磁性。這種磁性對于某些數(shù)據(jù)存儲方法至關(guān)重要，并且可以幫助解鎖一個稱為自旋電子學的新興領(lǐng)域，顧名思義，該領(lǐng)域通過電子的“自旋”而不是電荷來傳輸和存儲數(shù)據(jù)，就像當前的電子產(chǎn)品一樣。這有可能使設(shè)備更小、更快、更節(jié)能。

這也可能使其成為量子計算機的絕佳材料，量子計算機不僅可以存儲 1 和 0 的信息，還可以同時存儲兩者的疊加信息。這使得它們能夠執(zhí)行比任何傳統(tǒng)計算機更先進的計算。

不僅僅是鐵磁性，與普通材料相比，Q-硅還表現(xiàn)出更高的硬度和超導性，這兩種特性也有助于自旋電子學和量子計算。

該研究的通訊作者杰伊·納拉揚 (Jay Narayan) 表示：“Q-硅的這一發(fā)現(xiàn)將通過增加自旋電子學或基于自旋的量子計算等新功能來徹底改變現(xiàn)代微電子學。簡而言之，Q-silicon 為自旋電子學與芯片上微電子學的集成提供了一個理想的平臺。”

該研究發(fā)表在《材料研究快報》雜志上。

閱讀文獻：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21663831.2023.2224396

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