荷兰代尔夫特理工大学的科学家取得重大突破，他们首次在无需外部磁场的条件下，观测到石墨烯中的量子自旋流。这一成果发表于最新一期《自然·通讯》，为自旋电子学发展提供关键支持，也标志着人类向实现量子计算和先进存储设备迈出重要一步。
无需外磁场的关键突破
荷兰代尔夫特理工大学科学家首次在无需外部磁场的条件下，观测到石墨烯中的量子自旋流。量子物理学家Talieh Ghiasi首次在没有任何外部磁场的情况下，证明了石墨烯中的量子自旋霍尔（QSH）效应。QSH效应使电子沿着石墨烯的边缘移动而不会受到任何干扰，它们的所有自旋都指向同一方向。
突破背后的科研路径
Van der Zant实验室的科学家们通过将石墨烯分层在磁性材料CrPS₄上，绕过了对外部场的需求。这个磁性层显著改变了石墨烯的电子特性，从而在石墨烯中产生了QSH效应。科学家观察到石墨烯中的自旋传输被邻近的CrPS₄修饰，使得石墨烯中的电子流动变得取决于电子的自旋方向。
为自旋电子学发展提供支持
自旋是电子的一种量子力学特性，像电子携带的微小磁铁，可指向上方或下方。利用电子的自旋能在自旋电子器件中传输和处理信息，这种电路有望开发下一代技术，包括更快、更节能的电子产品、量子计算和先进的存储设备。而此次观测到的量子自旋流，为自旋电子学发展提供了关键支持。
对量子计算和先进存储的重要意义
科学家在石墨烯 - CrPS₄堆栈中检测到的量子自旋电流受到“拓扑”保护，自旋信号在数十微米长的距离上保持完整，而不会丢失电路中的自旋信息。这种在不丢失任何信息的情况下保留自旋信号对于构建自旋电子电路至关重要，为基于石墨烯的超薄自旋电子电路铺平了道路，也为通过电子自旋实现量子信息的高效和连贯传输提供强大新途径，标志着向实现量子计算和先进存储设备迈出重要一步。
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