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成果簡介

自旋電子憶阻器的發展為量子計算的應用奠定了基礎。自旋電子憶阻器可以應用于神經形態計算，有望滿足量子計算對定量信息處理的高速和低功耗要求。是一個非常有潛在應用前景的電子器件。

福建師范大學趙勇教授和西安交通大學孫柏教授課題組圍繞自旋電子憶阻器在量子計算中的應用開展了相關研究。近期在高水平TOP期刊《ACS Materials Letters》（影響因子11.4）上發表題為“From Spintronic Memristor to Quantum Computing”的綜述論文。文章介紹了自旋電子憶阻器應用于量子計算具有更快的信息處理速度、更高的信息存儲密度、更低的功耗、高能效和良好耐久性等優點。然而，由于自旋相關散射對自旋電子憶阻器的可擴展性造成影響，因此在實際應用中還存有一些障礙。目前已報道了一些工作來嘗試解決上述問題，但仍然存在一些瓶頸需要進一步克服。本文回顧了自旋電子憶阻器的研究進展，并針對自旋電子憶阻器在量子計算中存在的挑戰提出了相應解決方法。

圖1 基于自旋傳遞扭矩和自旋軌道轉矩效應的自旋電子憶阻器。

圖文導讀

隨著物聯網和人工智能的高速發展，工業生產、環保、醫療、教育、日常生活等方面發生了革命性的變化。強大而快速的計算方法是邁向下一代人工智能的先進計算技術的關鍵。特別是，量子計算可以增強量子計算機操作的計算能力、量化信息傳輸和其它功能。自旋電子憶阻器的基本單位為磁性隧道結，通過自旋傳遞扭矩效應和自旋軌道轉矩效應改變自旋極化電流對局部磁矩的影響，進而改變磁化方向（圖1）?；陔娮幼孕嗷プ饔玫牟紶栠壿嬮T是量子計算的基礎，它也被稱為磁性量子元胞機，與納米磁邏輯相關，而自旋電子學也與納米磁邏輯有關。因此，基于自旋電子學的自旋電子憶阻器具有能耗低、耐用性和自旋特性等優點，可以滿足量子計算對定量信息處理的高速低功耗要求。圖2呈現了自旋電子憶阻器與量子計算的關系及潛在應用。

圖2 自旋電子憶阻器與量子計算的關系及潛在應用。

文獻信息

Jiajia Qin, Bai Sun*, Guangdong Zhou, Tao Guo, Yuanzheng Chen, Chuan Ke, Shuangsuo Mao, Xiaoliang Chen, Jinyou Shao, and Yong Zhao*, From Spintronic Memristor to Quantum Computing, ACS Materials Letters, 2023, 5, 2197-2215. DOI:http://doi.org/10.1021/acsmaterizlslett.3c00088.

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http://doi.org/10.1021/acsmaterizlslett.3c00088

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ACS Materials Letters綜述：從自旋電子憶阻器到量子計算

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