《自然》:日用光脉冲可完全控制电子自旋 将极大促进量子计算机产生

《自然》:日用光脉冲可完全控制电子自旋  
将极大促进量子计算机产生



据11月13日出版的英国《自然》杂志报道,日本科学技术振兴机构近日声称,国立信息学研究所的科学家成功的控制了不同自旋状态的电子,其成果转化为应用后,将极大促进量子计算机的产生。

运算与数据贮存可说是半导体与磁性物质到目前为止最重要的应用之一,而这两者构成一部我们最为熟知的计算机。自旋电子可跨越半导体和磁性两个领域,而对不同自旋取向的电子及其输运性质的研究,会促进设计和开发新型电子器件,这正是自旋电子学科的主要任务。

以往对电子自旋的控制多采用电子自旋共振法,也就是用对应自旋基态和激发态之间能量差异的1吉赫兹至10吉赫兹的微波脉冲进行控制。该方法控制自旋所需的时间多达几十纳秒,成为量子计算机生成的一大阻力。而今日本科学家用频率上万倍于微波的光脉冲代替微波,在1皮秒至10皮秒(1皮秒等于1/1000纳秒)的瞬间,完全控制了封闭在半导体纳米构造内的自旋电子。

自旋状态属一种“能量独立”的状态,在理论上可确保即使在断开电源时也具有保存数据的能力,同时能大大降低电子器件的耗电量。而利用自旋处理信息将会改变计算机传送和储存信息的方式,为计算机领域带来巨大突破。

其目前最被看好的应用就是量子计算机,欲研制量子计算机必须掌握控制储存量子信息的自旋状态的技术——即用自旋状态实现抹去旧信息、读写新信息的功能。在2008年6月,美国加州大学的物理学家,发现自旋电子穿过“磁隧道结”的类型可控,曾被誉为改变计算机信息传送和贮存的方式的重要一步。



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