隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，支配計(jì)算機(jī)行業(yè)44年的摩爾定律逐漸失效。我們最擔(dān)心的是摩爾定律之后計(jì)算機(jī)世界將會(huì)發(fā)生什么。們可以從根本上改變芯片的含義，尋找替代硅的新材料或改變當(dāng)前的IT框架。
　　中的一個(gè)框架是基于拓?fù)湎嘧兝碚摰模摾碚撛@得2016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，電纜拓?fù)浣^緣體是一種拓?fù)洳牧?，在量子?jì)算機(jī)中具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。文將討論在量子計(jì)算機(jī)中使用拓?fù)浣^緣體的前景，并從專利和科學(xué)文獻(xiàn)的角度討論其發(fā)展背景的研究和分析。撲狀態(tài)當(dāng)前是一個(gè)蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域，先驅(qū)者Solis，Holden和Costeliz應(yīng)該贏得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。前，索利斯和他的合作者曾提出使用“陳樹(shù)”（中國(guó)數(shù)學(xué)家陳勝深提出的一個(gè)概念）來(lái)理解量子霍爾效應(yīng)，然后霍爾丹的量子異?；魻栃?yīng)模型可以智能地實(shí)現(xiàn)它。數(shù)不為零。是，這種模型直到最近才引起足夠的重視。

　　
　　年來(lái)，清華大學(xué)的薛其坤教授和其他研究小組尚未通過(guò)磁摻雜拓?fù)浣^緣體和其他拓?fù)洳牧系膶?shí)驗(yàn)得到證實(shí)。Geim和Novoselov于2005年生產(chǎn)了單原子石墨烯層。005年，Kane和Mele將自旋-軌道耦合引入了單層石墨烯模型中，以取代原始的假想周期性磁場(chǎng)，從而發(fā)現(xiàn)了時(shí)間反轉(zhuǎn)?；魻柕牧孔酉到y(tǒng)不同。變拓?fù)浣^緣子，也稱為Z2拓?fù)浣^緣子[1]。壽生通過(guò)其他理論獨(dú)立提出了自旋的量子霍爾效應(yīng)[2]。
　　維拓?fù)涓綦x器的能帶在費(fèi)米能級(jí)處具有能隙，電纜但在其表面處沒(méi)有能隙時(shí)具有表面狀態(tài)。種能量矩的表面狀態(tài)分散關(guān)系具有類似于石墨烯的電子狀態(tài)的二維狄拉克錐結(jié)構(gòu)。石墨烯相反，該表面狀態(tài)除狄拉克點(diǎn)之外都呈自旋極化狀態(tài)（見(jiàn)圖1c），因此可以直接產(chǎn)生自旋相關(guān)效應(yīng)，從而可以發(fā)展自旋電子學(xué)。何新想法。Z2拓?fù)浣^緣子的概念迅速向大量材料表明使用了這種拓?fù)浣^緣子。極大地?cái)U(kuò)展了材料和拓?fù)湫?yīng)的研究領(lǐng)域，并提供了對(duì)拓?fù)浣^緣子未來(lái)發(fā)展前景的更好理解。
　　箭頭指示當(dāng)前方向，右箭頭指示旋轉(zhuǎn)方向。旋量子霍爾效應(yīng)與霍爾效應(yīng)一樣，將電子移動(dòng)到塊邊界的上游?；魻栃?yīng)中，電子僅沿一定極限方向移動(dòng)（如圖1所示），但在自旋量子霍爾效應(yīng)中，每個(gè)極限都有兩個(gè)由兩個(gè)態(tài)組成的能帶。-limits，每個(gè)都有（k， ）狀態(tài)，然后還有另一組對(duì)應(yīng)的狀態(tài)（-k，-），其中 -代表旋轉(zhuǎn)。子一次向一個(gè)方向移動(dòng)，而向相反方向移動(dòng)。們的數(shù)量相等，因此沒(méi)有凈電流，即沒(méi)有霍爾電導(dǎo)。是，沿不同方向移動(dòng)的兩個(gè)電子具有相反的自旋方向。
　　此存在凈自旋電流。類似于霍爾效應(yīng)的方式，對(duì)該自旋電流的電導(dǎo)進(jìn)行量化。此，它被稱為自旋量子霍爾效應(yīng)。旋量子霍爾效應(yīng)和量子霍爾效應(yīng)之間的區(qū)別是沒(méi)有外部磁場(chǎng)。果外部磁場(chǎng)系統(tǒng)的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱性被破壞，則自旋量子霍爾效應(yīng)此時(shí)不再存在。旋量子霍爾效應(yīng)系統(tǒng)的材料是拓?fù)浣^緣體之一。自旋量子霍爾效應(yīng)中，每個(gè)邊界上都有兩個(gè)邊界帶。兩個(gè)譜帶的手性相同，因此將出現(xiàn)自旋量子霍爾效應(yīng)，但假設(shè)邊界上有四個(gè)能量。個(gè)能帶的手性相同，而另兩個(gè)能帶的手性并不相同，此時(shí)，沿邊界方向移動(dòng)的電子的自旋可以是正或負(fù)。并且數(shù)字相等。取消。沒(méi)有電流也沒(méi)有自旋電流。
　　以它是另一個(gè)絕緣體。兩個(gè)絕緣體由于其能帶的拓?fù)涮匦圆煌兴煌＠锼f(shuō)的是二維拓?fù)涞那闆r。常，塊內(nèi)的電子是隔離的，邊緣電子是導(dǎo)電的，因?yàn)樗鼈兛梢栽谀軒еg的帶隙上形成隧道。1982年的一次公開(kāi)演講中，著名的物理學(xué)家Feynman提出了一個(gè)使用量子計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算的新想法，而英國(guó)物理學(xué)家Duss則在1985年提出了量子圖靈機(jī)模型。2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)物理學(xué)家Serge Aroche和美國(guó)物理學(xué)家David Vineland以表彰他們?cè)诹孔游锢韺W(xué)方面的杰出研究。華大學(xué)于2012年12月21日提交的專利。提出了一種量子阱薄膜器件，該器件包括磁性摻雜的拓?fù)浣^緣體，該薄膜材料為Cry（BixSb1-x）2-yTe3，其中Cr引入了孔型支撐。Bi引入的載流子和電子載流子相抵消，這在宏中具有異常的量子霍爾效應(yīng)。2013年，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家在《自然通信》 [3]上發(fā)表了一篇文章，聲稱石墨烯可以在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橥負(fù)浣^緣，從而為量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展提供了新的見(jiàn)解。表明石墨烯型拓?fù)浣^緣體在量子計(jì)算機(jī)中具有巨大的潛在價(jià)值。國(guó)科學(xué)院物理研究所于2016年5月5日提交了專利申請(qǐng)。
　　提出了一種具有異常量子霍耳效應(yīng)的材料以及一種由此產(chǎn)生的霍耳器件。裝置包括拓?fù)浣^緣襯底，并且襯底中的三個(gè)摻雜元素引入電子型介質(zhì)，空穴型介質(zhì)和磁性，從而形成雙磁性拓?fù)浣^緣體。撲絕緣襯底是Sb2Te3。上結(jié)果提供了用于制造諸如晶體管的低能耗電子設(shè)備的組件的基礎(chǔ)，并最終促進(jìn)了全拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)。近對(duì)專利和文獻(xiàn)的分析表明，當(dāng)前的研究集中在中國(guó)和美國(guó)以及其他科學(xué)力量，從石墨烯到人工合成的拓?fù)洳牧?，再到基于該材料的各種成分，拓?fù)浣^緣體。一定的研究基礎(chǔ)。管關(guān)于拓?fù)浣^緣體和異常量子霍爾效應(yīng)的理論研究已經(jīng)成熟，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它在組件中的應(yīng)用仍然非常多。
　　且由于這項(xiàng)研究，我們發(fā)現(xiàn)異常量子霍爾效應(yīng)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量非常低，并且在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，拓?fù)浣^緣子專利布局的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。子霍爾效應(yīng)異常的相關(guān)成分將越來(lái)越猛烈。有很長(zhǎng)的路要走，在新一代計(jì)算機(jī)（量子計(jì)算機(jī)）的研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域還剩下一些。
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