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超低功耗新進(jìn)展--量子自旋電容器

2020-03-28 13:57:31 EETOP編譯
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研究人員通過利用電子的復(fù)雜量子特性-電子的自旋態(tài),創(chuàng)造出了一個(gè)“自旋電容器”,該電容器能夠產(chǎn)生并保持電子的自旋態(tài)。該成果已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上
自旋電容器是傳統(tǒng)電容器的變體。它不僅存儲(chǔ)電荷,還存儲(chǔ)一組電子的自旋狀態(tài)-實(shí)際上是它“凍結(jié)”了每個(gè)電子的自旋位置。
現(xiàn)在,采用這種自旋電容器為開發(fā)新設(shè)備提供了可能性,使其可以高效地存儲(chǔ)信息,從而使存儲(chǔ)設(shè)備變得非常小。僅一平方英寸的自旋電容器可以存儲(chǔ)100TB的數(shù)據(jù)。同時(shí)大大的減少了功耗和熱量。
在利用量子技術(shù)原理驅(qū)動(dòng)的電子學(xué)革命中,這是一個(gè)很小的,但重要的突破。目前,電子設(shè)備中高達(dá)70%的能量以熱量的形式損失掉,這就是電子通過設(shè)備電路時(shí)所產(chǎn)生的能量損耗。這導(dǎo)致效率低下,并限制了當(dāng)前技術(shù)的功能和可持續(xù)性。互聯(lián)網(wǎng)的碳排放量已經(jīng)與航空排放接近,并且逐年增加。
利用使用光和環(huán)保元素的量子效應(yīng),不會(huì)產(chǎn)生熱量損失。這意味著當(dāng)前技術(shù)的性能可以繼續(xù)以更高效,更可持續(xù)的方式發(fā)展,而所需功率卻大大減少。”
研究表明,未來的設(shè)備可能不必依靠磁性硬盤。代替它們的將具有通過操作的自旋電容器,這將使得速度非常快,并且非常節(jié)能。
利用量子技術(shù),自旋電容器可以利用光或電場來寫入和讀取編碼為電子自旋態(tài)的信息。
該研究團(tuán)隊(duì)能夠通過使用一種先進(jìn)的材料界面來開發(fā)自旋電容器,該界面由一種稱為buckminsterfullerene(巴基球),氧化錳和鈷磁性電極的碳制成。納米碳與氧化物之間的界面能夠捕獲電子的自旋態(tài)。
通過在磁性電極存在下利用布基球中的碳原子與金屬氧化物之間的相互作用,延長了自旋態(tài)衰變所需的時(shí)間。

關(guān)鍵詞: 量子自旋 巴基球

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