Quantum Breakthrough 可以让您的设备速度提高 1000 倍
快速阅读: 《科学警报》消息，科学家发现一种新技术，可让量子材料在导体和绝缘体间快速切换，未来或使设备提速千倍。研究发表于《自然物理》。
你因手机或笔记本电脑运行缓慢而烦恼的日子可能就要结束了：科学家们发现了一种新的控制量子材料电子状态的技术，这最终可以使我们的设备快1000倍。
量子材料是指受量子力学支配的特殊材料，它们揭示了另一个物理领域，在那里标准的物理定律并不适用。在这里，来自美国各地机构的研究人员操控了一种称为1T-TaS₂的层状量子材料的温度，使其能够瞬间在两种相反的电子相之间切换：绝缘和导电。这种阻止或允许电流流动的能力是计算机芯片中晶体管工作的关键。
当然，从物理实验室到消费电子产品还有很长的路要走，但这项技术有潜力改变我们设备处理器的时钟速度——本质上就是它们运行的速度。
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“每个使用过电脑的人都会遇到一个希望某些东西能更快加载的时刻，”来自东北大学的物理学家格雷戈里·菲特说。
“没有比光更快的东西，而我们正在利用光以物理学允许的最快速度来控制材料特性。”
每一个电子设备都需要导电和绝缘材料，然后需要将它们连接在一起。如果这项技术可以得到发展，我们将拥有一个更小、更快的单一材料，可以通过光控制在两种状态之间切换。
实验装置的一部分。（Matthew Modoono/东北大学）
研究人员称他们的过程为“热淬火（一种快速冷却材料的方法）”。1T-TaS₂材料此前已被证明有潜力在导体和绝缘体之间切换，但这里的突破是在更实际的温度下而不是低温下实现这一点，并且可以持续数月而不是几秒钟。
这些改进的关键在于研究人员使用的加热和冷却方法以及温度变化的时间：足够快以有效，但又不至于快到使所需的量子态（指材料在不同状态下的物理性质）崩溃。
研究人员称他们的过程为“热淬火（一种快速冷却材料的方法）”。1T-TaS₂材料此前已被证明有潜力在导体和绝缘体之间切换，但这里的突破是在更实际的温度下而不是低温下实现这一点，并且可以持续数月而不是几秒钟。
“一个主要挑战是，如何随意控制材料的特性？”菲特说。“我们追求的是对材料特性最高级别的控制。我们希望它能非常快速地做出非常确定的结果，因为这样才能被用于设备中。”
当然，硅半导体组件多年来一直为我们服务得很好，但现在我们正接近这些芯片的物理极限。因此，制造商正在寻找其他选择。
该实验涉及快速加热和冷却。（Matthew Modoono/东北大学）
虽然这里用于1T-TaS₂的技术目前还远未准备好直接放入我们的设备中，但它们确实为不同类型的元件和不同的电子技术开辟了潜在的道路，这些方法在未来几年内可以大幅提升性能。
“我们现在处于一个需要新的范式才能获得信息存储或操作速度的巨大提升的阶段，”菲特说。
“量子计算是处理这个问题的一种途径，另一种是创新材料。这就是这项工作真正关注的内容。”
这项研究已发表于《自然物理》杂志。
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