一個(gè)多世紀(jì)以來，硅一直在電子領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，現(xiàn)在這種半導(dǎo)體元素的一個(gè)新版本可能有助于將其用途擴(kuò)展到未來。 北卡羅來納州立大學(xué) (NCSU) 的工程師發(fā)現(xiàn)了一種名為Q-硅的全新材料，其新特性可能在量子計(jì)算機(jī)和自旋電子學(xué)中發(fā)揮重要作用。

北卡羅來納州立大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過使用持續(xù)時(shí)間僅為納秒的激光脈沖撞擊非晶硅，使其熔化后又迅速冷卻以再次硬化從而獲得了這一發(fā)現(xiàn)。 這創(chuàng)造了一種新的硅形式，該團(tuán)隊(duì)將其稱為 Q-硅，類似于他們之前創(chuàng)建Q-碳的工作。

Q-硅擁有一些普通舊硅所缺乏的新特性，其中最重要的是室溫下的鐵磁性。 這種磁性對(duì)于某些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法至關(guān)重要，并且可以幫助解鎖一個(gè)稱為自旋電子學(xué)的新興領(lǐng)域，顧名思義，該領(lǐng)域通過電子的“自旋”而不是電荷來傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，就像當(dāng)前的電子產(chǎn)品一樣 。 這有可能使設(shè)備更小、更快、更節(jié)能。

這也可能使其成為量子計(jì)算機(jī)的絕佳材料，量子計(jì)算機(jī)不僅可以存儲(chǔ) 1 和 0 的信息，還可以同時(shí)存儲(chǔ)兩者的疊加信息。 這使得它們能夠執(zhí)行比任何傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更先進(jìn)的計(jì)算。

不僅僅是鐵磁性，與普通材料相比，Q-硅還表現(xiàn)出更高的硬度和超導(dǎo)性，這兩種特性也有助于自旋電子學(xué)和量子計(jì)算。

該研究的通訊作者杰伊·納拉揚(yáng) (Jay Narayan) 表示：“Q-硅的這一發(fā)現(xiàn)將通過增加自旋電子學(xué)或基于自旋的量子計(jì)算等新功能來徹底改變現(xiàn)代微電子學(xué)。簡而言之，Q-silicon 為自旋電子學(xué)與芯片上微電子學(xué)的集成提供了一個(gè)理想的平臺(tái)。”