記者7日從南京大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院教授繆峰、副教授梁世軍團隊聯(lián)合南京理工大學(xué)教授程斌，通過構(gòu)筑特殊堆垛構(gòu)型的魔角石墨烯器件，觀測到電子型鐵電性與拓撲邊界態(tài)的共存，并基于可選擇的準連續(xù)鐵電開關(guān)，首次提出了噪聲免疫的類腦計算方案。該工作為開發(fā)基于拓撲邊界態(tài)的新型低功耗電子器件開辟了全新技術(shù)路線。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》。
半導(dǎo)體芯片的運行依賴于電子傳輸。傳統(tǒng)材料中，電子傳輸?shù)倪\動軌跡像十字路口行駛的車輛一樣不規(guī)則，消耗較多能量。而拓撲量子材料中存在電子傳輸?shù)摹案咚俟贰薄負溥吔鐟B(tài)。通過按需改變材料陳數(shù)，實現(xiàn)對拓撲邊界態(tài)數(shù)目的調(diào)控，有望開發(fā)出以拓撲邊界態(tài)為全新信息載體的計算技術(shù)。
莫爾超晶格材料是一類通過構(gòu)筑特殊的二維材料異質(zhì)結(jié)界面結(jié)構(gòu)所形成的材料體系。研究團隊先構(gòu)建了一個全新的莫爾異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)，撤去施加的外電場后，該莫爾體系中的電極化不會消失，表明了鐵電性的存在。而在垂直磁場下，材料中涌現(xiàn)了陳絕緣體，這使得研究人員能夠利用鐵電極化來調(diào)控不同的陳數(shù)，從而實現(xiàn)不同拓撲邊界態(tài)的非易失切換。隨后，他們在魔角雙層石墨烯器件中實現(xiàn)了準連續(xù)鐵電態(tài)的開關(guān)功能。最后，團隊利用鐵電陳絕緣體的拓撲邊界態(tài)作為信息載體，提出了噪聲免疫的類腦計算方案。
“此次研究主要是概念驗證。未來，我們還需克服大面積材料的轉(zhuǎn)移、器件的規(guī)模化集成方案、外圍適配電路的開發(fā)等諸多挑戰(zhàn)，實現(xiàn)拓撲量子類腦計算芯片原型的開發(fā)，探索其在實際場景中的應(yīng)用。”繆峰說。
