量子反常霍爾效應(yīng)：加速推動下一次信息技術(shù)革命
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我國科學(xué)家在國際上首次發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)，被著名物理學(xué)家楊振寧教授譽(yù)為“諾貝爾獎級”的科研成果。什么是量子反?；魻栃?yīng)？它的發(fā)現(xiàn)有什么重大意義？
要了解量子反?；魻栃?yīng)，必須先認(rèn)識量子霍爾效應(yīng)。舉一個簡單的例子，我們使用計算機(jī)的時候，會遇到計算機(jī)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因?yàn)槌B(tài)下芯片中的電子運(yùn)動沒有特定的軌道，相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。
“量子霍爾效應(yīng)則可以對電子的運(yùn)動制定一個規(guī)則，讓它們在各自的跑道上前進(jìn)，就好比一輛高級跑車，常態(tài)下是在擁擠的農(nóng)貿(mào)市場里前進(jìn)，而在量子霍爾效應(yīng)下，則可以在沒有干擾的高速路上前進(jìn)?！鼻迦A大學(xué)薛其坤院士形象地說。
量子霍爾效應(yīng)能解決電子碰撞發(fā)熱的問題，因而在未來的量子計算、量子信息存儲方面具有巨大的應(yīng)用潛力，據(jù)此設(shè)計新一代大規(guī)模集成電路和元器件，將會具有極低的能耗。
然而，量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要非常強(qiáng)的磁場，不但價格昂貴，而且體積相當(dāng)于一個衣柜那么大，不適合個人電腦和便攜式計算機(jī)?！岸孔臃闯；魻栃?yīng)的美妙之處是不需要任何外加磁場，在零磁場中就可以實(shí)現(xiàn)量子霍爾態(tài)，更容易應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｋ璧碾娮悠骷??！毖ζ淅ふf。
科學(xué)家表示，量子反?；魻栃?yīng)有可能推動新一代低能耗晶體管和電子學(xué)器件發(fā)展，通過密度集成，將來計算機(jī)的體積也將大大縮小，即使千億次的超級計算機(jī)都有望做成現(xiàn)在的平板電腦那么大。
在凝聚態(tài)物理中，量子霍爾效應(yīng)占據(jù)著極其重要的地位。整數(shù)量子霍爾效應(yīng)和分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)分別于１９８５年和１９９８年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這次由薛其坤院士領(lǐng)銜、清華大學(xué)和中科院物理研究所聯(lián)合團(tuán)隊首次在實(shí)驗(yàn)上觀測到的量子反常霍爾效應(yīng)，被認(rèn)為可能是量子霍爾效應(yīng)家族最后一個有待實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的成員。
“量子反?；魻栃?yīng)的發(fā)現(xiàn)可能帶來下一次信息技術(shù)革命，中國科學(xué)家為國家爭奪了未來信息革命的戰(zhàn)略制高點(diǎn)?！蓖?fù)浣^緣體領(lǐng)域的開創(chuàng)者之一、清華大學(xué)“千人計劃”教授張首晟說。
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