想像一下，在未來，電腦能夠以模仿人類思維的方式進行學習和決策，而且其速度和效率要比目前的電腦能力高出幾個數量級。懷俄明大學的研究人員開發出一種控制二維材料磁性狀態的新方法，預計在計算技術和能源效率方面取得革命性進展。

磁控技術的突破

懷俄明大學的一個研究小組創造了一種創新方法，可以控制超薄二維范德華磁鐵中的微小磁態–這個過程類似於打開電燈開關控制燈泡。

懷俄明大學物理與天文學系助理教授、量子資訊科學與工程中心臨時主任田紀發說：”我們的發現可能會帶來存儲更多數據、功耗更低的先進存儲設備，或者能夠開發出全新類型的計算機，快速解決目前難以解決的問題。

懷俄明大學物理與天文系助理教授、量子資訊科學與工程中心臨時主任田紀發。資料來源：懷俄明大學

田是一篇題為”Tunneling current-controlled spin states in few-layer van der Waals magnets”的論文的通訊作者，該論文於5月1日發表在《自然通訊》（Nature Communications）上。

了解范德華材料

范德瓦耳斯材料由結合力較強的二維層組成，這些二維層透過較弱的范德瓦耳斯力在三維空間結合在一起。例如，石墨就是一種范德華材料，在工業中廣泛用於電極、潤滑劑、纖維、熱交換器和電池。研究人員可以利用層間范德華力的性質，使用Scotch膠帶將層間剝離成原子厚度。

研究小組開發了一種被稱為磁性隧道結的裝置，它使用三碘化鉻–一種只有幾個原子厚的二維絕緣磁鐵–夾在兩層石墨烯之間。透過向夾層發送微小的電流（稱為隧道電流），磁鐵的磁疇（大小約為100奈米）方向就能在單一三碘化鉻層中控制。

磁自旋控制的進展

具體來說，”這種隧道電流不僅能控制兩個穩定自旋態之間的切換方向，還能誘導和操縱瞬變自旋態之間的切換，即隨機切換。這一突破不僅引人入勝，而且非常實用。 “我們的研究可以開發出比以往更快、更小、更節能、更強大的新型計算設備。我們的研究標誌著二維極限磁學的重大進展，並為新型、功能強大的計算平台（如機率計算機）奠定了基礎。

開發機率計算機

傳統計算機使用比特將資訊儲存為0 和1。這種二進位代碼是所有傳統計算過程的基礎。量子電腦使用量子位元，可以同時表示”0″和”1″，從而倍增處理能力。

田說：”在我們的工作中，我們開發了你可能認為是概率位的東西，它可以根據隧道電流控制概率在’0’和’1’（兩種自旋狀態）之間切換。這些位元基於超薄二維磁體的獨特特性，能以類似大腦神經元的方式連接在一起，形成一種新型計算機，即機率計算機。

新科技帶來運算革命

“這些新型電腦之所以具有潛在的革命性意義，是因為它們能夠處理對傳統電腦甚至量子電腦來說都極具挑戰性的任務，例如某些類型的複雜機器學習任務和資料處理問題，它們具有天然的容錯性，設計簡單，佔用空間較小，這可能會帶來更有效率、更強大的運算技術”。

編譯來源：ScitechDaily