超低功耗新进展--量子自旋电容器

2020-03-28 13:57:31 来源：EETOP编译

研究人员通过利用电子的复杂量子特性-电子的自旋态，创造出了一个“自旋电容器”，该电容器能够产生并保持电子的自旋态。该成果已发表在《科学进展》杂志上。

自旋电容器是传统电容器的变体。它不仅存储电荷，还存储一组电子的自旋状态-实际上是它“冻结”了每个电子的自旋位置。

现在，采用这种自旋电容器为开发新设备提供了可能性，使其可以高效地存储信息，从而使存储设备变得非常小。仅一平方英寸的自旋电容器可以存储100TB的数据。同时大大的减少了功耗和热量。

在利用量子技术原理驱动的电子学革命中，这是一个很小的，但重要的突破。目前，电子设备中高达70％的能量以热量的形式损失掉，这就是电子通过设备电路时所产生的能量损耗。这导致效率低下，并限制了当前技术的功能和可持续性。互联网的碳排放量已经与航空排放接近，并且逐年增加。

利用使用光和环保元素的量子效应，不会产生热量损失。这意味着当前技术的性能可以继续以更高效，更可持续的方式发展，而所需功率却大大减少。”

研究表明，未来的设备可能不必依靠磁性硬盘。代替它们的将具有通过光操作的自旋电容器，这将使得速度非常快，并且非常节能。

利用量子技术，自旋电容器可以利用光或电场来写入和读取编码为电子自旋态的信息。

该研究团队能够通过使用一种先进的材料界面来开发自旋电容器，该界面由一种称为buckminsterfullerene（巴基球），氧化锰和钴磁性电极的碳制成。纳米碳与氧化物之间的界面能够捕获电子的自旋态。

通过在磁性电极存在下利用布基球中的碳原子与金属氧化物之间的相互作用，延长了自旋态衰变所需的时间。

关键词：量子自旋巴基球

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