7月7日，記者從南京大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院繆峰教授、梁世軍副教授團隊聯(lián)合南京理工大學(xué)程斌教授通過構(gòu)筑特殊堆垛構(gòu)型的魔角石墨烯器件，觀測到電子型鐵電性與拓撲邊界態(tài)的共存，并基于可選擇的準(zhǔn)連續(xù)鐵電開關(guān)，首次提出了噪聲免疫的類腦計算方案，該工作為開發(fā)基于拓撲邊界態(tài)的新型低功耗電子器件開辟了全新的技術(shù)路線。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》。
半導(dǎo)體芯片的運行，依賴于電子傳輸。傳統(tǒng)材料中的電子傳輸會受到散射作用，就如十字路口行駛的車輛，其運動軌跡往往不規(guī)則。相比之下，在高速公路上行駛的車輛的運動軌跡是一條直線，這種運動方式排除了外界的干擾，會消耗更少的能量。
繆峰打了個比方說：“在拓撲量子材料中，存在電子傳輸?shù)?lsquo;高速公路’——拓撲邊界態(tài)。我們作了一個大膽的猜測，如果這種電子傳輸?shù)?lsquo;高速公路’能夠按需改變‘車流量’，也就是調(diào)控電子傳輸?shù)?lsquo;流量’，能不能實現(xiàn)其在低功耗電子器件中的應(yīng)用？”
拓撲量子邊界態(tài)要想形成“高速公路”，主要取決于拓撲邊界態(tài)體系所具有的獨特拓撲保護特性。程斌介紹，通過可按需改變材料陳數(shù)的手段，實現(xiàn)對拓撲邊界態(tài)數(shù)目的調(diào)控，有望開發(fā)出以拓撲邊界態(tài)為全新信息載體的計算技術(shù)。
莫爾超晶格材料是一類通過構(gòu)筑特殊的二維材料異質(zhì)結(jié)形成的材料體系，在其界面處具有晶格常數(shù)遠大于初始二維材料的“超級”晶格。
繆峰介紹，研究團隊構(gòu)建了一個全新的莫爾異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。隨后，他們在魔角雙層石墨烯器件中實現(xiàn)了準(zhǔn)連續(xù)鐵電態(tài)的開關(guān)功能。此外，團隊利用鐵電陳絕緣體的拓撲邊界態(tài)作為信息載體，提出了噪聲免疫的類腦計算方案。
梁世軍表示，相較于傳統(tǒng)的電阻存儲器，基于鐵電陳絕緣體器件的一個卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有對噪聲免疫的特性，這表明拓撲保護的量子邊界態(tài)在類腦計算中具有巨大應(yīng)用潛力。
“此次研究，主要是基于拓撲量子效應(yīng)的類腦計算器件原型概念驗證。未來，我們還需克服大面積材料的轉(zhuǎn)移、器件的規(guī)模化集成方案、外圍適配電路的開發(fā)等諸多挑戰(zhàn)，實現(xiàn)拓撲量子類腦計算芯片原型，探索其在實際場景中的應(yīng)用潛力。”繆峰說。
7月7日，記者從南京大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院繆峰教授、梁世軍副教授團隊聯(lián)合南京理工大學(xué)程斌教授通過構(gòu)筑特殊堆垛構(gòu)型的魔角石墨烯器件，觀測到電子型鐵電性與拓撲邊界態(tài)的共存，并基于可選擇的準(zhǔn)連續(xù)鐵電開關(guān)，首次提出了噪聲免疫的類腦計算方案，該工作為開發(fā)基于拓撲邊界態(tài)的新型低功耗電子器件開辟了全新的技術(shù)路線。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》。
半導(dǎo)體芯片的運行，依賴于電子傳輸。傳統(tǒng)材料中的電子傳輸會受到散射作用，就如十字路口行駛的車輛，其運動軌跡往往不規(guī)則。相比之下，在高速公路上行駛的車輛的運動軌跡是一條直線，這種運動方式排除了外界的干擾，會消耗更少的能量。
繆峰打了個比方說：“在拓撲量子材料中，存在電子傳輸?shù)?lsquo;高速公路’——拓撲邊界態(tài)。我們作了一個大膽的猜測，如果這種電子傳輸?shù)?lsquo;高速公路’能夠按需改變‘車流量’，也就是調(diào)控電子傳輸?shù)?lsquo;流量’，能不能實現(xiàn)其在低功耗電子器件中的應(yīng)用？”
拓撲量子邊界態(tài)要想形成“高速公路”，主要取決于拓撲邊界態(tài)體系所具有的獨特拓撲保護特性。程斌介紹，通過可按需改變材料陳數(shù)的手段，實現(xiàn)對拓撲邊界態(tài)數(shù)目的調(diào)控，有望開發(fā)出以拓撲邊界態(tài)為全新信息載體的計算技術(shù)。
莫爾超晶格材料是一類通過構(gòu)筑特殊的二維材料異質(zhì)結(jié)形成的材料體系，在其界面處具有晶格常數(shù)遠大于初始二維材料的“超級”晶格。
繆峰介紹，研究團隊構(gòu)建了一個全新的莫爾異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。隨后，他們在魔角雙層石墨烯器件中實現(xiàn)了準(zhǔn)連續(xù)鐵電態(tài)的開關(guān)功能。此外，團隊利用鐵電陳絕緣體的拓撲邊界態(tài)作為信息載體，提出了噪聲免疫的類腦計算方案。
梁世軍表示，相較于傳統(tǒng)的電阻存儲器，基于鐵電陳絕緣體器件的一個卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有對噪聲免疫的特性，這表明拓撲保護的量子邊界態(tài)在類腦計算中具有巨大應(yīng)用潛力。
“此次研究，主要是基于拓撲量子效應(yīng)的類腦計算器件原型概念驗證。未來，我們還需克服大面積材料的轉(zhuǎn)移、器件的規(guī)模化集成方案、外圍適配電路的開發(fā)等諸多挑戰(zhàn)，實現(xiàn)拓撲量子類腦計算芯片原型，探索其在實際場景中的應(yīng)用潛力。”繆峰說。
本文鏈接：拓撲世界“新交規(guī)”！我國學(xué)者提出新型類腦計算方案http://m.sq15.cn/show-2-7437-0.html
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