科技日報華盛頓 5 月 14 日電（記者劉海英）美國紐約大學研究人員開發出一種電壓控制的拓撲自旋開關（VTOPSS），只需要電場而不需要電流，就能在兩種布爾邏輯狀態之間切換。研究人員認為，這一新技術可大大減少能耗及產生的熱量，比現有的自旋電子技術和 CMOS 技術更有競爭力，具有良好發展前景。

　　現在的邏輯和存儲設備，如計算機硬盤驅動器，通過納米磁機制來存儲和操縱信息，需要利用電流傳輸自旋信息，控制磁性，會產生熱量及能量損失，從而增加運行成本。對于大型服務器或需要大量存儲器的人工智能應用來說，這種能耗成本巨大。而 VTOPSS 利用拓撲絕緣體和低力矩磁性絕緣體組成的異質結構，可以在不帶電的情況下傳輸自旋信息，進而降低能耗。

　　研究人員在最新出版的《物理評論應用》雜志上對 VTOPSS 的工作原理、性能指標等情況做了介紹。基準測試結果顯示，與現有的全自旋邏輯器件和電荷自旋邏輯器件相比，VTOPSS 的能耗低了 10—70 倍，能量延遲積低了 70—1700 倍。而隨著材料性能的提高，VTOPSS 的能耗和能量延遲積甚至可以分別降到幾阿托焦耳（1 阿托焦耳等于 10-18 焦耳）/比特和 10-28 焦耳/秒。與現有的 CMOS 技術相比，VTOPSS 技術同樣頗具競爭力。研究表明，控制 CMOS 邏輯性能的互連問題對 VTOPSS 來說相對不那么重要，這意味著可以用高電阻材料來互連 VTOPSS 設備。

　　研究人員指出，雖然 VTOPSS 這種異質結構器件仍比硅晶體管稍慢，但它集成了邏輯與非易失性內存，從而增加了功能和電路設計的可能性。此外，由于減少了對云內存的依賴，VTOPSS 讓黑客更難以獲得對系統硬件的訪問權限，在保證計算安全性方面也更具潛力。

總結

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