研究人员释放2D磁性设备在未来计算中的潜力

想象一下，在未来，计算机可以以模仿人类思维的方式学习和做出决策，但其速度和效率比计算机当前的能力高出几个数量级

怀俄明州大学的一个研究团队创造了一种创新的方法来控制超薄二维（2D）范德华磁体中的微小磁态&mdash；类似于拨动电灯开关控制灯泡的过程

华盛顿大学物理与天文系助理教授、华盛顿大学量子信息科学与工程中心临时主任田纪发表示：“我们的发现可能会带来存储更多数据、消耗更少功率的先进存储设备，或者能够开发出能够快速解决当前棘手问题的全新计算机。”

该团队开发了一种称为磁性隧道结的设备，该设备使用三碘化铬&mdash；只有几个原子厚的2D绝缘磁体&mdash；夹在两层石墨烯之间。通过发送微小的电流&mdash；称为隧道电流&mdash；田说，通过这种三明治，磁畴（尺寸约为100纳米）的磁体取向方向可以在单个三碘化铬层内决定

具体来说，“这种隧穿电流不仅可以控制两个稳定自旋态之间的切换方向，还可以诱导和操纵亚稳自旋态之间切换，称为随机切换，”田研究实验室的研究生、现为马里兰大学博士后的庄恩福说

田说：“这一突破不仅有趣，而且非常实用。它比传统方法消耗的能量小三个数量级，类似于用旧灯泡换LED，这标志着它有可能改变未来技术的游戏规则。”。“我们的研究可能会开发出比以往任何时候都更快、更小、更节能、更强大的新型计算设备。我们的研究标志着磁性在二维极限方面的重大进步，并为新的强大计算平台（如概率计算机）奠定了基础。”

传统计算机使用比特将信息存储为0和1。这个二进制代码是所有经典计算过程的基础。量子计算机使用的量子比特可以同时表示“0”和“1”，从而成倍地提高处理能力

“在我们的工作中，我们开发了你可能认为的概率比特，它可以根据隧道电流控制的概率在‘0’和‘1’（两种自旋状态）之间切换，”田说。田继续说道：“这些比特基于超薄2D磁体的独特特性，可以以类似于大脑中神经元的方式连接在一起，形成一种新型计算机，即概率计算机。”。“它们天生能容忍错误，设计简单，占用的空间更小，这可能会带来更高效、更强大的计算技术。”科罗拉多州立大学物理学副教授陈华和得克萨斯大学奥斯汀分校物理学教授艾伦·麦克唐纳合作开发了一个理论模型，阐明了隧道电流如何影响二维磁隧道结中的自旋态。其他贡献者来自宾夕法尼亚州立大学、东北大学和位于日本筑波难木的国家材料科学研究所