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自旋电子逻辑门承诺计算的进步

作者:何粼既    发布时间:2018-01-18 11:01:23    

作者:Robert Adler基于美国研究小组的新颖设计,使用电子自旋和电荷的更快,更灵活的计算机似乎是可行的传统的微处理器正迅速接近其物理极限,因为研究人员争相将越来越多的计算能力集中到越来越小的区域利用电子的量子自旋以及它们的电荷的自旋电子电路有望绕过这个僵局,但到目前为止,使用传统半导体材料尚未实现这一承诺现在,美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员已经制定了基于半导体的自旋电子设备的计划,该设备执行与普通硅芯片中的晶体管相同的逻辑操作他们还展示了其自旋电子逻辑门如何集成到大规模集成电路中 “这是关于如何通过旋转设备实现真机的第一个提案,”领导该项目的Hanan Dery说 “我们希望在您的处理器中实现这一目标”Dery及其同事Parin Dalal,Lukasz Cywinski和Lu Jeu Sham提出了一种基于五个微小条形磁性触点的装置 - 两个外部对位于单个中心位置 - 沿着一条带半导体材料条带每一端处的一对条的磁化控制了在特定方向上具有自旋取向的多少电子可在下面的半导体中累积反过来,这种“自旋累积”控制来自中间条的输出信号,当其磁方向反转时或者用电信号激励时该信号表示特定逻辑计算的结果两个外部条的磁化方向代表单个信息位,而接下来两个条的磁化方向决定了什么逻辑操作将产生来自中心条的信号例如,可以将两个结束条设置为表示1和0,并且两个内部条可以检查它们是相同还是不同 - 并将结果反映在其输出信号中该组基于其组件的已知属性,在软件中对设备的行为进行建模模拟结果表明,它可以作为信息处理电路的主要逻辑门,可以按比例缩小以与基于硅的技术竞争研究人员接着表明,这些逻辑组件可以连接在一起,以实现功能集成电路与基于硅的处理器不同,自旋电子处理器实际上也可以随意重新布线 - 只需改变逻辑门的磁化强度即可 “使用旋转,你的电路就像一个变色龙,”Dery说该领域的一些研究人员认为这是向前迈出的重要一步 “我认为这是一个非常激动人心的具体想法,”华盛顿特区美国海军研究实验室的物理学家Berend Jonker说道,“这正是半导体自旋电子学所需要的,”Jonker补充道,“一些可靠的建议现实设备和现有硅设备背景下的性能分析“其他人,如美国宾夕法尼亚州立大学的Nitin Samarth,补充说从绘图板到工作设备的路径可能会有问题 “实施将具有挑战性,”他说 “魔鬼总是在细节中”期刊参考文献:自然(第573页,

 

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