由加州大学伯克利分校的林恩·亚里斯创作
James Analytis提出的拓扑Magnon晶体管将建立在薄膜Mott绝缘体(绿色)上，触点由自旋注入器(I)、调制器(M)和存储元件(V1-3)组成
通过改变莫特绝缘体的自旋结构来激活TMT，这可以通过在一个方向或另一个方向明智地注入自旋来实现(红色箭头)
学分:加州大学伯克利分校 1965年，英特尔的戈登·摩尔预测微处理器的速度和容量每隔几年就会翻一番
这一预测，现在被称为“摩尔定律”，经过1975年的一些修改，直到现在都是可靠的预言
我们正在快速接近摩尔定律的极限，同时对微处理器性能的要求也在以越来越快的速度增长
解决办法可能是一种新兴技术，它的名字读起来像漫威宇宙中的一个角色——磁振子
正如光子的作用类似光波，声子的作用类似原子尺度的声波，磁振子的作用类似由电子的量子特性传播的磁波，这种量子特性被称为“自旋”
“巴卡尔研究员詹姆斯·安提斯认为，可以利用磁振子来满足未来对超越摩尔定律极限的高速、高保真和高能效数据处理的需求
磁化电子就像旋转的磁铁，被配置在“向上”或“向下”的方向
这种被称为“自旋”的内在量子特性可以用来编码信息
在一种被称为莫特绝缘体的奇特材料中，自旋可以被磁振子携带——有时被称为自旋波
分析者想用磁振子传递信息
因为当磁振子通过电子时，电子本身保持静止，所以没有热量散发，这是摩尔定律的主要限制因素
拥有凝聚态物理查尔斯·基特尔讲座的物理系副教授，同时也是劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)的一名教员科学家，他认为利用莫特绝缘体中的磁振子可以代表一种新的信息技术范式
问:你能简单描述一下磁振子是什么，它相对于其他微处理器技术有什么优势吗？ 答:所有磁铁都有“磁序”，这意味着它们的电子自旋以固定的结构锁定在一起
因为自旋是集体运动的，当你平一个自旋时，运动穿过其他自旋，就像地震振动穿过地球一样
集体自旋是由磁振子携带的，就像单个自旋是由电子流携带的一样，但是磁振子携带自旋的速度比电子更快，散热也更低
问:大多数关于莫特绝缘体的研究都集中在使这些材料从导体转变为绝缘体的电子电荷流上
为什么莫特绝缘体非常适合研究磁振子？ 答:据我们所知，以前没有人认真研究过这种方法，但是莫特绝缘体有非常不寻常的集体自旋动力学，这应该允许我们在不消耗太多能量的情况下将它们的自旋推向不同的配置
我们从莫特绝缘体和重金属的异质结构开始，这将使我们能够增加和消除莫特绝缘体中的自旋
问:你将如何运用你的巴卡尔火花基金来做这项工作？ 答:在第一年，这笔资金将用于制造一个原型拓扑磁振子晶体管(TMT)，其中自旋将是传输的信息
通过简单地改变莫特绝缘体的自旋结构，TMT将被接通和断开，这可以通过在一个方向或另一个方向明智地注入自旋来实现
我们预计，这款原型机的工作功率将比相关系统低三个数量级，能够以几十微米的太赫兹速度传输信息，比其他平台高出20倍甚至更多
问:这项工作将在哪里完成？ 答:我们一直在与日本的合作者合作制造异质结构薄膜
然后，我们将广泛利用伯克利实验室分子铸造厂的纳米制造设施，尤其是聚焦离子束、扫描电子显微镜、电子光刻和共焦显微系统
问:你认为你提出的莫特磁控技术最有可能的初步应用是什么？ 答:最初，我猜测是记忆，莫特绝缘体中可用的自旋结构被用来存储信息
之后将是逻辑和超快速计算
存储设备可以直接实现，而数据处理需要更多的工程
我相信我们正在进入量子设备的新时代，这个时代不是基于单电子的简单物理，而是基于集体电子运动的美丽复杂物理
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
