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我國科學家在國際上首次發(fā)現(xiàn)量子反?;魻栃?,被著名物理學家楊振寧教授譽為“諾貝爾獎級”的科研成果。什么是量子反?;魻栃??它的發(fā)現(xiàn)有什么重大意義?
要了解量子反?;魻栃仨毾日J識量子霍爾效應。舉一個簡單的例子,我們使用計算機的時候,會遇到計算機發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因為常態(tài)下芯片中的電子運動沒有特定的軌道,相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。
“量子霍爾效應則可以對電子的運動制定一個規(guī)則,讓它們在各自的跑道上前進,就好比一輛高級跑車,常態(tài)下是在擁擠的農(nóng)貿(mào)市場里前進,而在量子霍爾效應下,則可以在沒有干擾的高速路上前進?!鼻迦A大學薛其坤院士形象地說。
量子霍爾效應能解決電子碰撞發(fā)熱的問題,因而在未來的量子計算、量子信息存儲方面具有巨大的應用潛力,據(jù)此設計新一代大規(guī)模集成電路和元器件,將會具有極低的能耗。
然而,量子霍爾效應的產(chǎn)生需要非常強的磁場,不但價格昂貴,而且體積相當于一個衣柜那么大,不適合個人電腦和便攜式計算機?!岸孔臃闯;魻栃拿烂钪幨遣恍枰魏瓮饧哟艌?,在零磁場中就可以實現(xiàn)量子霍爾態(tài),更容易應用到人們?nèi)粘K璧碾娮悠骷??!毖ζ淅ふf。
科學家表示,量子反?;魻栃锌赡芡苿有乱淮湍芎木w管和電子學器件發(fā)展,通過密度集成,將來計算機的體積也將大大縮小,即使千億次的超級計算機都有望做成現(xiàn)在的平板電腦那么大。
在凝聚態(tài)物理中,量子霍爾效應占據(jù)著極其重要的地位。整數(shù)量子霍爾效應和分數(shù)量子霍爾效應的實驗發(fā)現(xiàn)分別于1985年和1998年獲得諾貝爾物理學獎。這次由薛其坤院士領(lǐng)銜、清華大學和中科院物理研究所聯(lián)合團隊首次在實驗上觀測到的量子反?;魻栃?,被認為可能是量子霍爾效應家族最后一個有待實驗發(fā)現(xiàn)的成員。
“量子反?;魻栃陌l(fā)現(xiàn)可能帶來下一次信息技術(shù)革命,中國科學家為國家爭奪了未來信息革命的戰(zhàn)略制高點?!蓖負浣^緣體領(lǐng)域的開創(chuàng)者之一、清華大學“千人計劃”教授張首晟說。
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