突破性發現！石墨烯量子自旋效應將改寫運算科技未來

荷蘭臺夫特理工大學(TU Delft)的研究團隊在石墨烯研究取得重大突破，首度實現「免磁場」的量子自旋霍爾效應，為超薄量子電路開創全新可能。這項發現將徹底改變次世代電子裝置的設計方式。

研究人員將石墨烯堆疊在特殊磁性晶體CrPS₄上，成功產生沿材料邊緣傳導的穩定自旋電流。這種電流透過電子自旋攜帶資訊，有望打造運算速度更快、更節能的量子元件。

量子物理學家Talieh Ghiasi解釋：「電子自旋就像微型磁鐵，有向上或向下兩種狀態。我們可以利用這種特性在自旋電子元件中傳輸和處理資訊。」這項技術將推動量子運算、高效能記憶體等尖端科技的發展。

過去科學家需要龐大磁場才能在石墨烯中偵測自旋電流，這種方法完全無法整合到日常電子產品中。Ghiasi強調：「我們首次實現不需外部磁場就能產生量子自旋電流，這為自旋電子元件的實際應用開啟大門。」

研究團隊發現，石墨烯與CrPS₄堆疊產生的自旋電流具有「拓撲保護」特性，即使傳輸數十微米距離也不會損失資訊。Ghiasi指出：「這種自旋訊號對材料缺陷具有高度耐受性，在非理想條件下仍能保持穩定，對建構自旋電子電路至關重要。」

這項突破將促成基於石墨烯的超薄自旋電子電路發展，為次世代運算與記憶體技術帶來革命性進展。研究中所觀察到的自旋電流，為量子資訊的高效傳輸提供全新途徑，未來可作為量子電路中連線量子位元(qbit)的關鍵元件。

這項重要研究成果已發表於2025年6月24日的《自然通訊》(Nature Communications)期刊。

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