科学家们发明了一种硅兼容的方法，利用量子力学的“自旋”来传递数字信息。
6月23日消息，麻省理工学院（MIT）和国家标准研究所（NIST）的科学家们展示了一种基于量子力学的传递数字和模拟信息的新方法。
以前的方法涉及的元素只能建立在昂贵的、奇异的基底上。首先，这种新方法建立在用于制造晶体管和集成电路的相同硅衬底上。其次，也可以在室温下进行，无需冷藏。
这两个重要的区别意味着该方法是一个可行的商业化候选方法。逻辑的潜力是存在的，它为现代开关（也称为数字逻辑器件）提供了非常显著的优势，而数字逻辑器件依赖于耗电、发热的电子传输。
什么是Magnons和自旋波？
正如NIST所描述的，Magnons“本质上是穿过磁性材料并能携带信息的波。”在这种情况下，磁性材料是电子，它们位于相邻的原子上，具有被称为“自旋”的量子力学性质。就像我们都熟悉的磁铁一样，无论是“北”还是“南”，自旋都是双向的，可以在两个可能的方向之间移动。
如NIST文章所述，在图的左侧或右侧所示的链上激发第一个电子会发出“自旋变化波向下穿过链”。这就产生了一个可以在每个链的底部读取的电压。
在左侧，旋转的方向将所有点指向同一方向，从而在底部读取相对较高的电压。在右侧，来自YIG材料的自旋被诱导指向相反的方向，从而导致较低的电压读数。
低电压对应“0”，高电压对应“1”，复制数字逻辑。正如NIST中子研究中心（NCNR）物理学家帕特里克·夸特曼（Patrick Quarterman）所描述的，“这是一个可以为新一代高效计算机技术铺平道路的基石。”
艺术家对马侬的“开”和“闭”状态之间区别的概念。图片由N.Hanacek/NIST提供
没有浪费能量产生麻烦的热量
今天的计算机逻辑依赖于移动的电子来进行计算和传递结果。这在能源使用方面是昂贵的。更糟糕的是，寄生热的产生，需要大量的散热片来消耗板空间，甚至可能需要风扇来消耗更多的能量。
作为这类新开关核心的电子本身是不动的，只有它们的自旋会改变，结果是产生的热量要少得多。
Magnon组件可以做的不仅仅是存储开或关、“1”或“0”；它们还可以存储模拟值，如0.1、0.35或0.9。正如四分之一的人所说，“这就是为什么我们认为这更像一个阀门，你可以打开或关闭它一次一点。”
这有一个重要的含义。它需要十个数字开关来存储从0到1024（210）的数字。细胞数远低于当今设备的小内存最终可能会实用，这取决于最终基于Magnon的组件的分辨率能力。
可穿戴设备和物联网设备的节能
节电是当今电气工程中的一个重要问题。一个原因是为了避免因浪费能源而导致的无数问题，这些问题最终会变成热量，以及在处理过程中所涉及的妥协。另一个是需要延长可穿戴设备和物联网设备的电池寿命。
基于Magnon波的门将有助于减少计算和信息存储中的热量产生。最近，我们讨论了利用光子学在芯片内部和芯片之间传输信息，作为一种减少热量和浪费能量的方法。
这两种方法都显著地节省了能源和热量。有一天，电磁波或光子会代替移动的电子来计算、存储和传输信息吗？电子，这些人类忠实的仆人，是否已经不再有用？如果是的话，我们还会称我们的工艺为电子产品吗？