通過(guò)在石墨烯中完成隧道自旋注入，加州大學(xué)河濱分校的物理學(xué)家們完成了自旋計(jì)算機(jī)(spin computer)研發(fā)中非常重要的一步,。

    物理學(xué)告訴我們,，電子可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行分類，稱之為“自旋”(spin),，包括上旋(spin up),、下旋(spin down)兩種狀態(tài)，正好對(duì)應(yīng)數(shù)字存儲(chǔ)中的0,、1,。自旋計(jì)算機(jī)就是基于電子自旋原理，利用電子自旋狀態(tài)存儲(chǔ)和處理海量數(shù)據(jù),，相比于現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)不僅數(shù)據(jù)量更大,，而且能源消耗和發(fā)熱量更低，速度也要快得多,。

    “隧道自旋注入”(tunneling spin injection)是一個(gè)用來(lái)描述絕緣體電導(dǎo)率的術(shù)語(yǔ),，因?yàn)榻衲曛Z貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)而再次引起關(guān)注的石墨烯(graphene)則一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子蜂窩狀面材料，是碳的二維結(jié)構(gòu),。石墨烯異常堅(jiān)硬而又有彈性，是電的良導(dǎo)體,，而且抗熱性很好,。

    領(lǐng)導(dǎo)此次自旋計(jì)算機(jī)研究項(xiàng)目的是加州大學(xué)河濱分校物理和天文學(xué)助教Roland Kawakami。他解釋說(shuō)：“在室溫條件下,，石墨烯是自旋傳導(dǎo)屬性最好的材料之一,，因此是自旋計(jì)算機(jī)的最佳實(shí)驗(yàn)對(duì)象，但是從鐵磁電極向石墨烯的電子自旋注入效率非常低,，更讓人擔(dān)憂的是觀察所得自旋壽命只有預(yù)想的幾千分之一,。我們需要更長(zhǎng)的自旋壽命，因?yàn)閴勖�越長(zhǎng)，能執(zhí)行的計(jì)算操作就越多,�,！�

    為了解決上述問(wèn)題，科研人員們?cè)阼F磁電極和石墨烯層之間插入了一個(gè)只有幾納米厚的絕緣層“隧道結(jié)”(tunnel barrier),，自旋注入效率因此得以明顯提高,。

    Kawakami說(shuō)：“絕緣體向石墨烯的量子隧道自旋注入效率提高了30倍。同樣有趣的是,，絕緣體就像是個(gè)單向閥門,，只允許電子在一個(gè)方向上流動(dòng)，也就是從電極向石墨烯,，而不能反過(guò)來(lái),。絕緣體有助于將注入的自旋保持在石墨烯之內(nèi)，這也是自旋注入效率提高的關(guān)鍵所在,。這種不同于直覺(jué)的結(jié)果是石墨烯隧道自旋注入的第一次展現(xiàn)�,，F(xiàn)在我們創(chuàng)造了石墨烯自旋注入效率的世界紀(jì)錄�,！�

    根據(jù)霍爾測(cè)量,，隧道結(jié)的插入還讓自旋壽命從典型的100皮秒(百億分之一秒)延長(zhǎng)到了大約500皮秒。Kawakami指出,，從理論上說(shuō),，石墨烯應(yīng)該有著極長(zhǎng)的自旋壽命，這也是它的一個(gè)特性,，正因?yàn)槿绱瞬庞邢Ｍ�促成自旋�?jì)算機(jī),。

    至于這種所謂的自旋計(jì)算機(jī)什么時(shí)候能夠開始實(shí)用，那可有的等了,。