认识Q-硅 - 一种用于自旋电子量子计算机的新型磁性材料

一个多世纪以来，硅一直在电子领域占据主导地位，现在这种半导体元素的一个新版本可能有助于将其用途扩展到未来。 北卡罗来纳州立大学 (NCSU) 的工程师发现了一种名为Q-硅的全新材料，其新特性可能在量子计算机和自旋电子学中发挥重要作用。

北卡罗来纳州立大学团队通过使用持续时间仅为纳秒的激光脉冲撞击非晶硅，使其熔化后又迅速冷却以再次硬化从而获得了这一发现。 这创造了一种新的硅形式，该团队将其称为 Q-硅，类似于他们之前创建Q-碳的工作。

Q-硅拥有一些普通旧硅所缺乏的新特性，其中最重要的是室温下的铁磁性。 这种磁性对于某些数据存储方法至关重要，并且可以帮助解锁一个称为自旋电子学的新兴领域，顾名思义，该领域通过电子的“自旋”而不是电荷来传输和存储数据，就像当前的电子产品一样 。 这有可能使设备更小、更快、更节能。

这也可能使其成为量子计算机的绝佳材料，量子计算机不仅可以存储 1 和 0 的信息，还可以同时存储两者的叠加信息。 这使得它们能够执行比任何传统计算机更先进的计算。

不仅仅是铁磁性，与普通材料相比，Q-硅还表现出更高的硬度和超导性，这两种特性也有助于自旋电子学和量子计算。

该研究的通讯作者杰伊·纳拉扬 (Jay Narayan) 表示：“Q-硅的这一发现将通过增加自旋电子学或基于自旋的量子计算等新功能来彻底改变现代微电子学。简而言之，Q-silicon 为自旋电子学与芯片上微电子学的集成提供了一个理想的平台。”