韩国标准研究院全球首次实现室温二维斯格明子生成与电子控制
有望应用于量子计算机
在人工智能（AI）时代，为了处理爆炸式增长的信息，可用作新一代超低功耗、超高性能半导体器件的新材料——斯格明子，被韩国本土研究团队首次在全球范围内成功实现在二维室温条件下的生成与控制。在与美国、中国研究团队的竞争中也取得了领先成果。
韩国标准研究院量子磁传感小组近日在二维室温条件下成功生成并控制的斯格明子，是一种呈漩涡状排布的自旋（spin）结构体。从理论上看，其尺寸可以缩小到数纳米（㎚）级，并且能够在极低功耗下移动。如果在现实中能够自由自在地生成和操控斯格明子，就有望开发出超低功耗·超高性能的下一代器件，因此相关研究正如火如荼地开展。
既有的斯格明子应用研究仅在三维磁体中开展，但自2017年首次报道二维磁体之后，二维环境下的相关研究也得到了广泛推进。与三维磁体表面相比，更为平整的二维磁体可以在较低功耗下实现稳定运行。
韩国标准研究院在室温二维磁体表面施加极其微弱的电压和磁场，先实现了斯格明子的生成，随后再向已生成的斯格明子施加电流，将其按期望方向进行控制。实验结果显示，与此前的三维体系相比，用于控制斯格明子的功耗仅为原来的约千分之一。对于半导体器件而言，降低功耗是关键因素。此外，其尺寸也缩小到原来的十分之一以下，在稳定性和速度方面被证实具有显著优势。二维斯格明子在室温下的显现技术虽在相近时间已在美国和中国相继被报道，但同时实现显现与电学控制的案例，此次是全球首例。
研究团队在去年开发出三维斯格明子晶体管后，仅约一年时间便在二维环境下也成功实现了斯格明子的生成与控制，从而向下一代自旋电子学（Spintronics）器件的开发又迈进了一步。
Yang Seungmo 韩国标准研究院高级研究员表示：“随着近期AI的发展，电力需求急剧攀升，超低功耗半导体器件的必要性不断提高。如果将此次开发的斯格明子控制技术加以应用，也有望设计出下一代AI半导体器件。”
韩国标准研究院自10余年前起就持续开展斯格明子相关研究。韩国科学技术研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）和基础科学研究院（Institute for Basic Science，IBS）也曾开展斯格明子研究，但韩国标准研究院从概念阶段起就扎实推进相关研究，如今已取得世界领先水平的成果。
Yang 高级研究员解释称：“围绕斯格明子，我们历经10余年的研究，从基础阶段起每年都在不断进步，发展到如今的阶段，终于能够确定其具体应用对象。”
不过，由于此次开发案例已通过论文形式公开，若中方利用公开信息开展后续研究，可能产出更为先进的成果，因此也引发了一定忧虑。
韩国标准研究院同时也期待本次研究能够应用于量子计算机领域，因为斯格明子有望被用作室温量子计算机的核心——量子比特。不过，鉴于韩国标准研究院目前仍将研究重点放在超导量子计算机方向，而将斯格明子作为量子比特候选材料的讨论也还处于非常初级的阶段，学界因此指出，现在就将其与室温量子计算机过度关联，时机尚不成熟。
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