未來研究人員可能會在量子計算機中使用電子自旋處理信息的信息技術(shù)。長期以來，能夠在室溫下使用基于自旋的量子信息技術(shù)一直是科學(xué)家們的目標(biāo)。目前，來自瑞典、芬蘭和日本的研究人員已經(jīng)構(gòu)建了一種半導(dǎo)體組件，在這種組件中，電子自旋和光之間可以有效地交換信息--在室溫及更高溫度下。 fBRU4q=^T  
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眾所周知，電子具有負(fù)電荷，而且它們還有另一個特性，即自旋。后者可能會被證明在信息技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。簡單地說，我們可以想象電子繞著自己的“軸線”旋轉(zhuǎn)，就像地球繞著自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一樣。自旋電子學(xué)--未來信息技術(shù)的一個有前途的候選者--利用電子的這種量子特性來存儲、處理和傳輸信息。這帶來了重要的好處，比如比傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品速度更快，能耗更低。 L]ce
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近幾十年來自旋電子學(xué)的發(fā)展是以金屬的使用為基礎(chǔ)的，這些發(fā)展對于儲存大量數(shù)據(jù)的可能性來說非常重要。然而，使用基于半導(dǎo)體的自旋電子學(xué)會有幾個優(yōu)勢，就像半導(dǎo)體構(gòu)成當(dāng)今電子學(xué)和光子學(xué)的骨干一樣。 SFQYrY  
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"基于半導(dǎo)體的自旋電子學(xué)的一個重要優(yōu)勢是可以將自旋態(tài)所代表的信息轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)移到光上，反之亦然。這種技術(shù)被稱為光自旋電子學(xué)。領(lǐng)導(dǎo)該項目的瑞典林雪平大學(xué)教授陳偉民說："它將使基于自旋的信息處理和存儲與通過光的信息傳輸結(jié)合起來成為可能。"他說："光自旋電子學(xué)是一種基于自旋的電子學(xué)技術(shù)。 =vc8u&L2
 
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由于目前使用的電子器件都是在室溫及以上的環(huán)境下工作，自旋電子學(xué)發(fā)展中的一個嚴(yán)重問題是，當(dāng)溫度升高時，電子的自旋方向往往會發(fā)生切換和隨機化。這意味著電子自旋狀態(tài)所編碼的信息會丟失或變得模糊不清。因此，在室溫和較高的溫度下，我們能使基本上所有的電子都定向到相同的自旋狀態(tài)，并保持這種狀態(tài)，換句話說，它們是自旋極化的，這是發(fā)展基于半導(dǎo)體的自旋電子學(xué)的必要條件。以往的研究在室溫下，電子自旋極化最高只有60%左右，無法實現(xiàn)大規(guī)模的實際應(yīng)用。 qTD^Vz V  
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目前林雪平大學(xué)、坦佩雷大學(xué)和北海道大學(xué)的研究人員已經(jīng)實現(xiàn)了室溫下電子自旋極化大于90%。即使在110℃的高溫下，自旋極化仍保持在較高的水平。這一技術(shù)進步在《自然光子學(xué)》上有所描述，它是基于研究人員用不同的半導(dǎo)體材料層構(gòu)建的一種光自旋納米結(jié)構(gòu)。它包含稱為量子點的納米級區(qū)域。每個量子點約是人類頭發(fā)的厚度的萬分之一。 G.[,P~yy.  
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當(dāng)自旋偏振的電子撞擊在量子點上時，它就會發(fā)射光--更準(zhǔn)確地說，它發(fā)射的是單光子，其狀態(tài)（角動量）由電子自旋決定。因此，量子點被認(rèn)為具有巨大的潛力，可以作為電子自旋和光之間傳遞信息的接口，這將是自旋電子學(xué)、光子學(xué)和量子計算所必需的。在最新發(fā)表的研究中，科學(xué)家們表明，可以利用相鄰的自旋濾波器遠(yuǎn)程控制量子點的電子自旋，而且是在室溫下。 !Ey=  
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