[电缆]拓扑绝缘子的发展与分析

　　随着计算机技术的发展，支配计算机行业44年的摩尔定律逐渐失效。我们最担心的是摩尔定律之后计算机世界将会发生什么。们可以从根本上改变芯片的含义，寻找替代硅的新材料或改变当前的IT框架。
　　中的一个框架是基于拓扑相变理论的，该理论曾获得2016年诺贝尔物理学奖，电缆拓扑绝缘体是一种拓扑材料，在量子计算机中具有巨大的潜在应用价值。文将讨论在量子计算机中使用拓扑绝缘体的前景，并从专利和科学文献的角度讨论其发展背景的研究和分析。扑状态当前是一个蓬勃发展的领域，先驱者Solis，Holden和Costeliz应该赢得诺贝尔物理学奖。前，索利斯和他的合作者曾提出使用“陈树”（中国数学家陈胜深提出的一个概念）来理解量子霍尔效应，然后霍尔丹的量子异常霍尔效应模型可以智能地实现它。数不为零。是，这种模型直到最近才引起足够的重视。

　　
　　年来，清华大学的薛其坤教授和其他研究小组尚未通过磁掺杂拓扑绝缘体和其他拓扑材料的实验得到证实。Geim和Novoselov于2005年生产了单原子石墨烯层。005年，Kane和Mele将自旋-轨道耦合引入了单层石墨烯模型中，以取代原始的假想周期性磁场，从而发现了时间反转。霍尔的量子系统不同。变拓扑绝缘子，也称为Z2拓扑绝缘子[1]。寿生通过其他理论独立提出了自旋的量子霍尔效应[2]。
　　维拓扑隔离器的能带在费米能级处具有能隙，电缆但在其表面处没有能隙时具有表面状态。种能量矩的表面状态分散关系具有类似于石墨烯的电子状态的二维狄拉克锥结构。石墨烯相反，该表面状态除狄拉克点之外都呈自旋极化状态（见图1c），因此可以直接产生自旋相关效应，从而可以发展自旋电子学。何新想法。Z2拓扑绝缘子的概念迅速向大量材料表明使用了这种拓扑绝缘子。极大地扩展了材料和拓扑效应的研究领域，并提供了对拓扑绝缘子未来发展前景的更好理解。
　　箭头指示当前方向，右箭头指示旋转方向。旋量子霍尔效应与霍尔效应一样，将电子移动到块边界的上游。霍尔效应中，电子仅沿一定极限方向移动（如图1所示），但在自旋量子霍尔效应中，每个极限都有两个由两个态组成的能带。-limits，每个都有（k， ）状态，然后还有另一组对应的状态（-k，-），其中 -代表旋转。子一次向一个方向移动，而向相反方向移动。们的数量相等，因此没有净电流，即没有霍尔电导。是，沿不同方向移动的两个电子具有相反的自旋方向。
　　此存在净自旋电流。类似于霍尔效应的方式，对该自旋电流的电导进行量化。此，它被称为自旋量子霍尔效应。旋量子霍尔效应和量子霍尔效应之间的区别是没有外部磁场。果外部磁场系统的时间反转对称性被破坏，则自旋量子霍尔效应此时不再存在。旋量子霍尔效应系统的材料是拓扑绝缘体之一。自旋量子霍尔效应中，每个边界上都有两个边界带。两个谱带的手性相同，因此将出现自旋量子霍尔效应，但假设边界上有四个能量。个能带的手性相同，而另两个能带的手性并不相同，此时，沿边界方向移动的电子的自旋可以是正或负。并且数字相等。取消。没有电流也没有自旋电流。
　　以它是另一个绝缘体。两个绝缘体由于其能带的拓扑特性不同而有所不同。里所说的是二维拓扑的情况。常，块内的电子是隔离的，边缘电子是导电的，因为它们可以在能带之间的带隙上形成隧道。1982年的一次公开演讲中，著名的物理学家Feynman提出了一个使用量子计算系统进行计算的新想法，而英国物理学家Duss则在1985年提出了量子图灵机模型。2012年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家Serge Aroche和美国物理学家David Vineland以表彰他们在量子物理学方面的杰出研究。华大学于2012年12月21日提交的专利。提出了一种量子阱薄膜器件，该器件包括磁性掺杂的拓扑绝缘体，该薄膜材料为Cry（BixSb1-x）2-yTe3，其中Cr引入了孔型支撑。Bi引入的载流子和电子载流子相抵消，这在宏中具有异常的量子霍尔效应。2013年，麻省理工学院的科学家在《自然通信》 [3]上发表了一篇文章，声称石墨烯可以在一定条件下转变为拓扑绝缘，从而为量子计算机的发展提供了新的见解。表明石墨烯型拓扑绝缘体在量子计算机中具有巨大的潜在价值。国科学院物理研究所于2016年5月5日提交了专利申请。
　　提出了一种具有异常量子霍耳效应的材料以及一种由此产生的霍耳器件。装置包括拓扑绝缘衬底，并且衬底中的三个掺杂元素引入电子型介质，空穴型介质和磁性，从而形成双磁性拓扑绝缘体。扑绝缘衬底是Sb2Te3。上结果提供了用于制造诸如晶体管的低能耗电子设备的组件的基础，并最终促进了全拓扑量子计算机的实现。近对专利和文献的分析表明，当前的研究集中在中国和美国以及其他科学力量，从石墨烯到人工合成的拓扑材料，再到基于该材料的各种成分，拓扑绝缘体。一定的研究基础。管关于拓扑绝缘体和异常量子霍尔效应的理论研究已经成熟，但从长远来看，它在组件中的应用仍然非常多。
　　且由于这项研究，我们发现异常量子霍尔效应领域的专利申请数量非常低，并且在可预见的将来，拓扑绝缘子专利布局的竞争也越来越激烈。子霍尔效应异常的相关成分将越来越猛烈。有很长的路要走，在新一代计算机（量子计算机）的研究和开发领域还剩下一些。
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