新型材料催生量子计算机

【美国《科学日报》网站8月1日文章】题：新型磁性半导体材料给量子计算带来希望
尽管量子计算的前景带来了数据存储量和处理速度大幅提升的可能性，但是，由于缺乏某些至关重要的材料，特别是在常温下具有磁性的半导体，其发展受到了限制。
最近的一些实验仅仅暗示了这种材料产生的可能性。目前，太平洋西北实验室能源部的科学家研制出了一种半导体材料。这种材料在常温下具有超磁特性，可能会将实现量子计算可能的研究向前推进一步。
太平洋西北实验室的科学家利用一种特殊的合成技术，研制了一种由钛、氧和钴组成的薄膜半导体材料。在国际商用机器公司阿尔马登研究中心的科学家的协助下，他们证明，很有可能研制出量子计算和新兴的自旋电子学领域所需的材料。
目前的计算机利用电子的电荷储存并处理信息，但是，这种方法限制了可能实现的极限速度和存储密度。磁存储———类似计算机硬盘驱动器中的存储形式———依赖于电子自旋产生的磁特性。
不过，如果可以在半导体中对电子自旋加以利用，就有可能创立使计算机速度和存储密度大大提升的全新计算和信息处理方式。利用电子自旋，而不是电荷，来传送信息通常被称作自旋电子学。
自旋电子装置可以为先进的技术提供基本特性，例如，磁存储、电子处理功能和量子计算在芯片上的集合——依赖电子相干自旋状态来传送并存储信息。如果一种材料的大部分电子以相同的方向自旋，这种材料将成为永久磁体。
为了便于操作，自旋电子装置需要使用在常温下保持磁性的半导体。这是一个难题，因为大部分磁性半导体都会在温度远远低于常温的环境下失去磁性，为了使其实际应用于计算机，就需对其进行冷却，不过，这样做的代价昂贵，而且不切实际。