科学家们在探索更小型、更高效的计算组件方面取得了突破性进展，他们发现原子尺度的二维磁体可以被极化，用以表示计算数据中的二进制状态——1和0。这一发现有望催生出密度更高、能耗更低的计算组件，为高性能计算设备的小型化开辟新路径。
传统计算组件如晶体管和逻辑门的小型化已面临物理极限，尤其是硅材料的限制。然而，新技术的出现为突破这一瓶颈带来了希望。据ITBEAR了解，研究人员开发了一种新型磁隧道结（MTJ），利用二维磁体中自旋状态之间的超快速切换，实现了计算组件的进一步小型化和能效提升。
这项技术通过将三碘化铬（一种二维绝缘磁铁）夹在石墨烯层之间，并通过发送电流来指示磁铁在各个三碘化铬层内的方向，实现了对MTJ的精确控制。科学家们证明了二维磁体可以被极化来表示二进制状态，为高能效计算的发展奠定了坚实基础。
自旋电子学作为控制电子自旋和磁矩的关键技术，在这一突破中发挥了重要作用。新技术通过精确控制电流的极性和振幅，实现了对三碘化铬自旋状态的快速切换。这种化合物不仅具有铁磁性，还表现出半导体的特性，使得其在计算组件中的应用具有巨大潜力。
MTJ作为自旋电子学的核心元件，由绝缘屏障隔开的两个铁磁层组成。控制MTJ的自旋状态已经在计算机组件中得到应用，如硬盘驱动器的读磁头。然而，精确控制其组成层的厚度和界面质量仍然是一个挑战。新材料需要承受高电流密度，同时满足设备小型化和能源效率的要求。
英国巴斯大学的物理学教授阿德琳娜·伊利（Adelina Ilie）指出，隧穿电流具有两种可能的状态：自旋平行和反平行。这两种定义明确的状态可以用作计算机中的逻辑门，从而实现更小规模的操作。这一发现为制造处理能力更强的计算机芯片提供了可能。
科学家们通过层层堆叠石墨烯、六方氮化硼和三碘化铬原子薄片，形成了隧道结装置，并在接近绝对零度的条件下进行了实验。他们发现，电压可以在三碘化铬内部的自旋平行和自旋反平行状态之间进行随机切换，切换方向由电流的极性和振幅决定。这两种状态可以用作逻辑门，使得操作规模得以显著减小。
尽管这项技术为计算组件的小型化和能效提升带来了希望，但实现未来的设备仍面临挑战。伊利教授强调，从一种状态到另一种状态所需的能量看起来比传统磁性隧道结低一个量级。随着人工智能等新技术对功耗的极大增加，更节能的设备成为迫切需求。这一突破性研究有望为未来的高性能计算设备铺平道路。
