美國紐約大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出一種電壓控制的拓撲自旋開(kāi)關(guān)(VTOPSS)，只需要電場(chǎng)而不需要電流，就能在兩種布爾邏輯狀態(tài)之間切換。研究人員認為，這一新技術(shù)可大大減少能耗及產(chǎn)生的熱量，比現有的自旋電子技術(shù)和CMOS技術(shù)更有競爭力，具有良好發(fā)展前景。
現在的邏輯和存儲設備，如計算機硬盤(pán)驅動(dòng)器，通過(guò)納米磁機制來(lái)存儲和操縱信息，需要利用電流傳輸自旋信息，控制磁性，會(huì )產(chǎn)生熱量及能量損失，從而增加運行成本。對于大型服務(wù)器或需要大量存儲器的人工智能應用來(lái)說(shuō)，這種能耗成本巨大。而VTOPSS利用拓撲絕緣體和低力矩磁性絕緣體組成的異質(zhì)結構，可以在不帶電的情況下傳輸自旋信息，進(jìn)而降低能耗。
研究人員在最新出版的《物理評論應用》雜志上對VTOPSS的工作原理、性能指標等情況做了介紹?；鶞蕼y試結果顯示，與現有的全自旋邏輯器件和電荷自旋邏輯器件相比，VTOPSS的能耗低了10—70倍，能量延遲積低了70—1700倍。而隨著(zhù)材料性能的提高，VTOPSS的能耗和能量延遲積甚至可以分別降到幾阿托焦耳(1阿托焦耳等于10-18焦耳)/比特和10-28焦耳/秒。與現有的CMOS技術(shù)相比，VTOPSS技術(shù)同樣頗具競爭力。研究表明，控制CMOS邏輯性能的互連問(wèn)題對VTOPSS來(lái)說(shuō)相對不那么重要，這意味著(zhù)可以用高電阻材料來(lái)互連VTOPSS設備。
研究人員指出，雖然VTOPSS這種異質(zhì)結構器件仍比硅晶體管稍慢，但它集成了邏輯與非易失性?xún)却?，從而增加了功能和電路設計的可能性。此外，由于減少了對云內存的依賴(lài)，VTOPSS讓黑客更難以獲得對系統硬件的訪(fǎng)問(wèn)權限，在保證計算安全性方面也更具潛力。
