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据南京大学消息，该校物理学院教授缪峰、副教授梁世军团队联合南京理工大学教授程斌，通过构筑特殊堆垛构型的魔角石墨烯器件，观测到电子型铁电性与拓扑边界态的共存，并基于可选择的准连续铁电开关，首次提出了噪声免疫的类脑计算方案。该工作为开发基于拓扑边界态的新型低功耗电子器件开辟了全新技术路线。相关成果近日发表于国际学术期刊《自然·纳米技术》。
半导体芯片的运行依赖于电子传输。传统材料中，电子传输的运动轨迹像十字路口行驶的车辆一样不规则，消耗较多能量。而拓扑量子材料中存在电子传输的“高速公路”——拓扑边界态。通过按需改变材料陈数，实现对拓扑边界态数目的调控，有望开发出以拓扑边界态为全新信息载体的计算技术。
莫尔超晶格材料是一类通过构筑特殊的二维材料异质结界面结构所形成的材料体系。研究团队先构建了一个全新的莫尔异质结结构。他们发现，撤去施加的外电场后，该莫尔体系中的电极化不会消失，表明了铁电性的存在。而在垂直磁场下，材料中涌现了陈绝缘体，这使得研究人员能够利用铁电极化来调控不同的陈数，从而实现不同拓扑边界态的非易失切换。随后，他们在魔角双层石墨烯器件中实现了准连续铁电态的开关功能。最后，团队利用铁电陈绝缘体的拓扑边界态作为信息载体，提出了噪声免疫的类脑计算方案。
“此次研究主要是概念验证。未来，我们还需克服大面积材料的转移、器件的规模化集成方案、外围适配电路的开发等诸多挑战，实现拓扑量子类脑计算芯片原型的开发，探索其在实际场景中的应用。”缪峰说。
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