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解释云和量子计算
量子计算是计算机技术的一个分支，它使用量子理论的原理来处理信息。与传统的二进制计算机不同，后者使用的比特只能是 1 或 0，而量子计算机使用的量子比特可以同时存在于多个状态。这种称为叠加的特性允许进行更复杂的计算，并成倍增加处理能力。云计算是一种通过互联网提供数据存储、服务器、网络和数据库等服务的模型。量子云计算结合了这两种技术，使人们无需拥有一台量子计算机就可以访问强大的量子计算机。IBM 是目前唯一一家提供云量子计算设施的公司，提供免费使用的 5 量子比特机器。云计算和量子计算之间的关系是协同作用。用户无需拥有量子计算机，就可以利用基于云的量子处理来完成复杂的任务，例如解码化合物、优化供应链和管理财务风险。此外，云量子计算通过处理更复杂的数字来实现更安全的加密方法。云量子计算的应用包括教育，它可以用来向学生传授量子计算概念。借助云量子计算机，量子物理教育将变得更加容易。学生无需物理设备即可学习和进行实验。该领域具有巨大的发展潜力，研究人员可以利用云量子计算机来测试理论和开展研究。马丁·雷诺兹 (Martin Reynolds) 表示，由于特定的房间条件和需要新的编程技能，实施基于云的量子计算具有挑战性。IT 团队必须开发专业知识来微调算法和硬件。尽管面临挑战，但云提供商将成为首批提供量子即服务的提供商之一，为开发人员提供访问量子处理的方法。如果实际问题能够得到解决，量子云计算可能会产生与人工智能类似的深远影响。量子力学支持开发创新应用程序，包括量子算法的实施和测试。研究人员可以利用基于云的资源进行实验、测试理论和比较架构。此外，基于云的平台有助于创建向人们介绍量子概念的游戏。在数字化转型领域，可以使用基于云的量子资源处理和预测数 TB 的大数据。 qBraid Lab、Quandela Cloud、Xanadu Quantum Cloud、Rigetti Computing 的 Forest、Microsoft 的 LIQUi| 和 IBM Q Experience 等基于云的平台提供对各种量子设备和模拟器的访问。这些平台提供编程语言、开发框架和示例算法的工具。一些值得注意的基于云的量子资源包括：* qBraid Lab：一个提供软件工具和访问 IBM、Amazon Braket、Xanadu、OQC、QuEra、Rigetti 和 IonQ 量子硬件的平台。 * Quandela Cloud：第一台可通过 Perceval 脚本语言访问的欧洲光子量子计算机。 * Xanadu Quantum Cloud：一个基于云的平台，可访问三台完全可编程的光子量子计算机。 * Rigetti Computing 的 Forest：一个用于量子计算的工具套件，具有编程语言、开发工具和示例算法。 * Microsoft 的 LIQUi|：一个用于量子计算的软件架构和工具套件，提供编程语言、优化和调度算法以及量子模拟器。 * IBM Q Experience：一个通过基于 Python 的 Qiskit 框架或图形界面提供对量子硬件和 HPC 模拟器的访问的平台。这些平台提供各种模拟器和量子设备，包括多个 transmon 量子比特处理器、5 量子比特和 16 量子比特可公开访问的设备，以及通过 IBM Q 网络提供的最多 65 量子比特的设备。 Qutech 是欧洲首个为两款硬件芯片提供基于云的量子计算的平台。Quantum Inspire 平台提供对完全可编程的 2 量子比特电子自旋量子处理器（称为 Spin-2）的访问，该处理器由两个单电子自旋量子比特组成，托管在由同位素纯化的 28Si 制成的双量子点中。它还提供对 Starmon-5（配置为 X 设置的 5 量子比特传输处理器）和 QX（荷兰国家超级计算机 Cartesius 上的量子模拟器后端，最多可模拟 31 个量子比特）的访问。用户可以通过图形用户界面或基于 Python 的 Quantum Inspire SDK（支持 projectQ 和 Qiskit 框架）创建基于电路的量子算法。相比之下，Amazon Braket 提供对 IonQ、Rigetti、Xanadu、QuEra 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机的访问，而 QC Ware 的 Forge 提供对 D-Wave 硬件以及 Google 和 IBM 模拟器的访问。本文讨论了基于云的量子计算，这是一种能够通过互联网访问量子计算机的技术。基于云的方法允许开发人员和研究人员使用不同供应商的量子硬件和模拟器，而无需物理访问设备。这可以促进量子计算领域的协作和创新。一些著名的基于云的量子计算平台包括 IBM Q Experience、Quantum Inspire 和 QC Ware Forge。这些平台为用户提供了一系列用于探索和开发量子算法和应用程序的工具和资源。本文还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，突显了人们对这一领域日益增长的兴趣。欧洲首款可通过 Perceval 脚本语言访问的光子量子计算机。 * Xanadu Quantum Cloud：基于云的平台，可访问三台完全可编程的光子量子计算机。 * Rigetti Computing 的 Forest：量子计算工具套件，包含编程语言、开发工具和示例算法。 * Microsoft 的 LIQUi|：量子计算软件架构和工具套件，提供编程语言、优化和调度算法以及量子模拟器。 * IBM Q Experience：通过基于 Python 的 Qiskit 框架或图形界面提供量子硬件和 HPC 模拟器访问的平台。这些平台提供各种模拟器和量子设备，包括多个量子比特处理器、5 量子比特和 16 量子比特可公开访问的设备，以及通过 IBM Q Network 提供的最多 65 量子比特的设备。 Qutech 是欧洲首个为两个硬件芯片提供基于云的量子计算的平台。 Quantum Inspire 平台提供对完全可编程的 2 量子比特电子自旋量子处理器（称为 Spin-2）的访问，该处理器由两个单电子自旋量子比特组成，托管在由同位素纯化的 28Si 制成的双量子点中。它还提供对 Starmon-5（配置为 X 设置的 5 量子比特 transmon 处理器）和 QX（在荷兰国家超级计算机 Cartesius 上具有最多 31 个量子比特模拟的量子模拟器后端）的访问。用户可以通过图形用户界面或基于 Python 的 Quantum Inspire SDK（支持 projectQ 和 Qiskit 框架）创建基于电路的量子算法。相比之下，Amazon Braket 提供对 IonQ、Rigetti、Xanadu、QuEra 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机的访问，而 QC Ware 的 Forge 提供对 D-Wave 硬件以及 Google 和 IBM 模拟器的访问。本文讨论了基于云的量子计算，这是一种能够通过互联网访问量子计算机的技术。基于云的方法允许开发人员和研究人员使用来自不同供应商的量子硬件和模拟器，而无需物理访问这些设备。这可以促进量子计算领域的合作和创新。一些基于云的量子计算平台的著名例子包括 IBM Q Experience、Quantum Inspire 和 QC Ware Forge。这些平台为用户提供了一系列用于探索和开发量子算法和应用程序的工具和资源。本文还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，突显了人们对这一领域日益增长的兴趣。欧洲首款可通过 Perceval 脚本语言访问的光子量子计算机。 * Xanadu Quantum Cloud：基于云的平台，可访问三台完全可编程的光子量子计算机。 * Rigetti Computing 的 Forest：量子计算工具套件，包含编程语言、开发工具和示例算法。 * Microsoft 的 LIQUi|：量子计算软件架构和工具套件，提供编程语言、优化和调度算法以及量子模拟器。 * IBM Q Experience：通过基于 Python 的 Qiskit 框架或图形界面提供量子硬件和 HPC 模拟器访问的平台。这些平台提供各种模拟器和量子设备，包括多个量子比特处理器、5 量子比特和 16 量子比特可公开访问的设备，以及通过 IBM Q Network 提供的最多 65 量子比特的设备。 Qutech 是欧洲首个为两个硬件芯片提供基于云的量子计算的平台。 Quantum Inspire 平台提供对完全可编程的 2 量子比特电子自旋量子处理器（称为 Spin-2）的访问，该处理器由两个单电子自旋量子比特组成，托管在由同位素纯化的 28Si 制成的双量子点中。它还提供对 Starmon-5（配置为 X 设置的 5 量子比特 transmon 处理器）和 QX（在荷兰国家超级计算机 Cartesius 上具有最多 31 个量子比特模拟的量子模拟器后端）的访问。用户可以通过图形用户界面或基于 Python 的 Quantum Inspire SDK（支持 projectQ 和 Qiskit 框架）创建基于电路的量子算法。相比之下，Amazon Braket 提供对 IonQ、Rigetti、Xanadu、QuEra 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机的访问，而 QC Ware 的 Forge 提供对 D-Wave 硬件以及 Google 和 IBM 模拟器的访问。本文讨论了基于云的量子计算，这是一种能够通过互联网访问量子计算机的技术。基于云的方法允许开发人员和研究人员使用来自不同供应商的量子硬件和模拟器，而无需物理访问这些设备。这可以促进量子计算领域的合作和创新。一些基于云的量子计算平台的著名例子包括 IBM Q Experience、Quantum Inspire 和 QC Ware Forge。这些平台为用户提供了一系列用于探索和开发量子算法和应用程序的工具和资源。本文还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，突显了人们对这一领域日益增长的兴趣。和示例算法。 * 微软的 LIQUi|：一种用于量子计算的软件架构和工具套件，提供编程语言、优化和调度算法以及量子模拟器。 * IBM Q Experience：一个通过基于 Python 的 Qiskit 框架或图形界面提供对量子硬件和 HPC 模拟器的访问的平台。这些平台提供各种模拟器和量子设备，包括多个量子比特处理器、5 量子比特和 16 量子比特可公开访问的设备，以及通过 IBM Q Network 提供的最多 65 量子比特的设备。Qutech 是欧洲第一个为两个硬件芯片提供基于云的量子计算的平台。Quantum Inspire 平台提供对完全可编程的 2 量子比特电子自旋量子处理器（称为 Spin-2）的访问，该处理器由两个单电子自旋量子比特组成，它们托管在由同位素纯化的 28Si 制成的双量子点中。它还提供对 Starmon-5（配置为 X 设置的 5 量子比特 transmon 处理器）和 QX（在荷兰国家超级计算机 Cartesius 上具有最多 31 个量子比特模拟的量子模拟器后端）的访问。用户可以通过图形用户界面或基于 Python 的 Quantum Inspire SDK（支持 projectQ 和 Qiskit 框架）创建基于电路的量子算法。相比之下，Amazon Braket 提供对 IonQ、Rigetti、Xanadu、QuEra 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机的访问，而 QC Ware 的 Forge 提供对 D-Wave 硬件以及 Google 和 IBM 模拟器的访问。本文讨论了基于云的量子计算，这是一种能够通过互联网访问量子计算机的技术。基于云的方法允许开发人员和研究人员使用来自不同供应商的量子硬件和模拟器，而无需物理访问设备。这可以促进量子计算领域的合作和创新。一些著名的基于云的量子计算平台包括 IBM Q Experience、Quantum Inspire 和 QC Ware Forge。这些平台为用户提供了一系列用于探索和开发量子算法和应用程序的工具和资源。本文还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，突显了人们对这一领域日益增长的兴趣。和示例算法。 * 微软的 LIQUi|：一种用于量子计算的软件架构和工具套件，提供编程语言、优化和调度算法以及量子模拟器。 * IBM Q Experience：一个通过基于 Python 的 Qiskit 框架或图形界面提供对量子硬件和 HPC 模拟器的访问的平台。这些平台提供各种模拟器和量子设备，包括多个量子比特处理器、5 量子比特和 16 量子比特可公开访问的设备，以及通过 IBM Q Network 提供的最多 65 量子比特的设备。Qutech 是欧洲第一个为两个硬件芯片提供基于云的量子计算的平台。Quantum Inspire 平台提供对完全可编程的 2 量子比特电子自旋量子处理器（称为 Spin-2）的访问，该处理器由两个单电子自旋量子比特组成，它们托管在由同位素纯化的 28Si 制成的双量子点中。它还提供对 Starmon-5（配置为 X 设置的 5 量子比特 transmon 处理器）和 QX（在荷兰国家超级计算机 Cartesius 上具有最多 31 个量子比特模拟的量子模拟器后端）的访问。用户可以通过图形用户界面或基于 Python 的 Quantum Inspire SDK（支持 projectQ 和 Qiskit 框架）创建基于电路的量子算法。相比之下，Amazon Braket 提供对 IonQ、Rigetti、Xanadu、QuEra 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机的访问，而 QC Ware 的 Forge 提供对 D-Wave 硬件以及 Google 和 IBM 模拟器的访问。本文讨论了基于云的量子计算，这是一种能够通过互联网访问量子计算机的技术。基于云的方法允许开发人员和研究人员使用来自不同供应商的量子硬件和模拟器，而无需物理访问设备。这可以促进量子计算领域的合作和创新。一些著名的基于云的量子计算平台包括 IBM Q Experience、Quantum Inspire 和 QC Ware Forge。这些平台为用户提供了一系列用于探索和开发量子算法和应用程序的工具和资源。本文还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，突显了人们对这一领域日益增长的兴趣。Quantum Inspire 平台提供对完全可编程的 2 量子比特电子自旋量子处理器（称为 Spin-2）的访问，该处理器由两个单电子自旋量子比特组成，托管在由同位素纯化的 28Si 制成的双量子点中。它还提供对 Starmon-5（配置为 X 设置的 5 量子比特 transmon 处理器）和 QX（在荷兰国家超级计算机 Cartesius 上具有最多 31 个量子比特模拟的量子模拟器后端）的访问。用户可以通过图形用户界面或基于 Python 的 Quantum Inspire SDK（支持 projectQ 和 Qiskit 框架）创建基于电路的量子算法。相比之下，Amazon Braket 提供对 IonQ、Rigetti、Xanadu、QuEra 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机的访问，而 QC Ware 的 Forge 提供对 D-Wave 硬件以及 Google 和 IBM 模拟器的访问。本文讨论了基于云的量子计算，这是一种能够通过互联网访问量子计算机的技术。基于云的方法允许开发人员和研究人员使用来自不同供应商的量子硬件和模拟器，而无需物理访问这些设备。这可以促进量子计算领域的合作和创新。一些基于云的量子计算平台的著名例子包括 IBM Q Experience、Quantum Inspire 和 QC Ware Forge。这些平台为用户提供了一系列用于探索和开发量子算法和应用程序的工具和资源。本文还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，突显了人们对这一领域日益增长的兴趣。Quantum Inspire 平台提供对完全可编程的 2 量子比特电子自旋量子处理器（称为 Spin-2）的访问，该处理器由两个单电子自旋量子比特组成，托管在由同位素纯化的 28Si 制成的双量子点中。它还提供对 Starmon-5（配置为 X 设置的 5 量子比特 transmon 处理器）和 QX（在荷兰国家超级计算机 Cartesius 上具有最多 31 个量子比特模拟的量子模拟器后端）的访问。用户可以通过图形用户界面或基于 Python 的 Quantum Inspire SDK（支持 projectQ 和 Qiskit 框架）创建基于电路的量子算法。相比之下，Amazon Braket 提供对 IonQ、Rigetti、Xanadu、QuEra 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机的访问，而 QC Ware 的 Forge 提供对 D-Wave 硬件以及 Google 和 IBM 模拟器的访问。本文讨论了基于云的量子计算，这是一种能够通过互联网访问量子计算机的技术。基于云的方法允许开发人员和研究人员使用来自不同供应商的量子硬件和模拟器，而无需物理访问这些设备。这可以促进量子计算领域的合作和创新。一些基于云的量子计算平台的著名例子包括 IBM Q Experience、Quantum Inspire 和 QC Ware Forge。这些平台为用户提供了一系列用于探索和开发量子算法和应用程序的工具和资源。本文还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，突显了人们对这一领域日益增长的兴趣。这些平台为用户提供了一系列工具和资源，用于探索和开发量子算法和应用。文章还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，凸显了人们对该领域日益增长的兴趣。这些平台为用户提供了一系列工具和资源，用于探索和开发量子算法和应用。文章还提到了几篇与基于云的量子计算相关的研究论文和出版物，凸显了人们对该领域日益增长的兴趣。
通过激光脉冲和衰变的相应驱动实现量子相干性
其中 T 是时间排序算子。虽然 U(t2,t1) 的显式计算极其困难，但显然时间相关哈密顿量引起的动力学将 t1 时的量子态双射映射到 t2 时的量子态，并保持相互的标量积。因此，如果系统最初处于高熵 S>0 的混合态，它将永远保持混合态，且熵完全相同。即使对 H(t) 在时间上的完全理想控制，也无法以这种方式产生相干性。因此，必须考虑开放系统。生成单一状态的标准方法是使感兴趣的系统与冷系统进行热接触。一般来说，这是一个极其缓慢的过程。目标量子态必须是某个给定系统的基态。另外，一般的光泵浦和特别是激光冷却 [1] 都是利用共振泵浦和自发衰变来降低微观系统熵的成熟技术。最近，工程耗散已被认为是在小型 [2-4] 和扩展系统 [5,6] 中产生目标纠缠量子态的一种手段。实验上，已经证明了两个量子比特 [7,8] 和两个捕获的中观铯云 [9] 存在纠缠。在本文中，我们表明，如果涉及中间、高度激发和衰减态，周期性驱动可以使量子系统收敛到相干量子态。关键方面是泵浦脉冲周期与内部过程的时间常数（这里是拉莫尔进动）的可比性。这将我们的提议与已建立的光泵浦协议区分开来。完全无序的初始混合物可以变得几乎相干。最终混合物的熵仅为 S ≈ kB ln2，对应于两种状态的混合。一个吸引人的优点是，一旦关闭驱动，林德布拉衰变就不再重要，系统仅受哈密顿动力学支配。本研究的重点是通过示范性方式展示在周期性激光脉冲作用下小自旋系统中熵的大幅降低。选择该系统的动机是量子点中电子自旋与核自旋相互作用的实验[10-17]。所研究的模型也适用于分子自由基中的电子自旋[18]或分子磁体，见参考文献[19-21]。在有机分子中，自旋浴由有机配体中氢原子核的核自旋决定。
基于自旋的磁性随机存取存储器，用于高...
存储器是当今电子系统中用于数据存储和处理的关键组件。在传统的计算机架构中，由于存储器之间在操作速度和容量方面的性能差距，逻辑单元和存储器单元在物理上是分开的，从而导致冯·诺依曼计算机的根本限制。此外，随着 CMOS 技术节点的演进，晶体管变得越来越小，以提高操作速度、面积密度和能源效率，同时提供更低的驱动电流。然而，嵌入式闪存和 SRAM 等主流技术正面临着重大的扩展和功耗问题。更密集、更节能的嵌入式存储器将非常可取，特别是对于 14 纳米或更小的先进技术节点。与操纵非磁性半导体中的电荷来处理信息的传统电子设备不同，自旋电子器件基于电子自旋，提供创新的计算解决方案。为了将自旋电子学融入到现有的成熟的半导体技术中，基于自旋的器件一般设计以磁隧道结为核心结构，起到磁随机存取存储器（MRAM）的作用。
研磨纳米金刚石中氮空位中心的长自旋相干时间
含有带负电的氮空位中心 (NV − ) 的纳米金刚石可用作生物材料中的局部传感器，并已被提议作为探测空间叠加的宏观极限和引力的量子性质的平台。这些应用的一个关键要求是获得含有 NV − 并具有长自旋相干时间的纳米金刚石。与蚀刻柱不同，使用研磨来制造纳米金刚石可以一次处理块状材料的整个 3D 体积，但到目前为止，NV − 自旋相干时间有限。在这里，我们使用通过 Si 3 N 4 球磨化学气相沉积生长的块状金刚石生产的天然同位素丰度纳米金刚石，平均单一替代氮浓度为 121 ppb。我们表明，这些纳米金刚石中 NV − 中心的电子自旋相干时间在室温下在动态解耦的情况下可以超过 400 µ s。扫描电子显微镜提供了含有 NV − 的特定纳米金刚石的图像，并测量了其自旋相干时间。
![arxiv：2402.14061v1 [cond-mat.supr-con] 2024年2月21日](/simg/g:\will\search\icon\source\a\aa02801e983937484c9556b1372c94053a714151.webp)
arxiv：2402.14061v1 [cond-mat.supr-con] 2024年2月21日
altermagnets表现出大型电子自旋分裂，这可以理解，这是由于巡回电子和局部旋转之间的强耦合所致。我们使用强耦合Eliashberg理论来考虑由于电子磁通散射而引起的超导性，以捕获弱耦合方法不涵盖的多体效应。altermagnets的特征带结构对电子表面的电子散射的自旋结构施加了重大约束。与涉及单个木元素的常规自旋流动过程相比，我们强调了自旋保护，双粘液散射过程的作用。然后，我们在双粘液散射介导自旋极化的库珀对的情况下得出EliAshberg方程，而双粘液和单磁散射都会有助于多体效应。这些多体效应可能具有与传统自旋过程介导超导性的系统明显不同的方式。为了强调d波磁性对替代磁体超导性的作用，我们将我们的结果与铁磁半金属和常规抗磁力金属中发现的结果进行了比较。
通过分子构象动力学的有效自旋互转换在无定形固体
摘要：有机光伏和光电子中具有改进的光能转化的固态材料，预计将通过通过操纵向单元状态的自旋转换过程来实现高效的三重态 - 三重态 - 三重态 - 三重态 - 三重态 - 三重态 - 三胞胎 - 三胞胎（TTA）。在这项研究中，我们从分子构象的显微镜视图中阐明了TTA延迟荧光的自旋转换机制。我们使用时间分辨的电子顺磁共振通过使用时间分辨的电子磁共振，研究了三胞胎状态（TT状态）电子自旋极化（TT状态）的时间演变。我们澄清说，单线TT的自旋状态人群通过三胞胎和五重骨TT状态在激子扩散期间的自旋相互转换增加，并且在两个三重态之间进行了随机取向动力学，以调节交换相互作用，从而实现了高分转化发射的高量子量产率。这种理解为我们提供了用于开发利用TTA的有效光能转换设备的指南。
使用量子限制铁磁晕镜进行轴子搜索
铁磁轴子晕镜利用轴子与电子自旋的相互作用来寻找以轴子形式存在的暗物质。它由一个轴子-电磁场传感器和一个灵敏的射频探测器组成。前者是一个光子-磁振子混合系统，后者基于量子限制约瑟夫森参量放大器。混合系统由十个直径为 2.1 毫米的钇铁石榴石球组成，通过静态磁场耦合到单个微波腔模式。我们的装置是迄今为止最灵敏的射频自旋磁强计。最小可检测场为 5 . 5 × 10 − 19 T，积分时间为 9 小时，对应于轴子-电子耦合常数 g aee ≤ 1 的极限。 7 × 10 − 11 @ 95% CL 我们研制的晕镜的科学运行得到了暗物质轴子对电子耦合常数的最佳极限，频率跨度约为120 MHz，对应轴子质量范围为42 . 4 – 43 . 1 μ eV。这也是第一台仅通过改变静磁场就能进行宽轴子质量扫描的仪器。
![arxiv：2401.06705v1 [Quant-ph] 2024年1月12日](/simg/g:\will\search\icon\source\1\116e691f70677fe37a4618de363a5823da831b37.webp)
arxiv：2401.06705v1 [Quant-ph] 2024年1月12日
钻石中氮气视口中心的电子自旋通过动态去耦方法来控制近端13 C核自旋的控制，可能与射频驱动结合在一起。已经证明了多Quipitibe寄存器所需的长期寿命单量子状态和高保真电子核门。朝着可扩展体系结构的目标，在光子网络中链接多个此类寄存器是一个重要的步骤。多对远程纠缠量表可以启用高级算法或错误校正协议。我们研究了如何将光子结构从内在的氮旋转扩展到每个节点的多个13 C旋转。依次依次地应用受反折叠的门，我们模拟了创建多对远程纠缠量子的忠诚度。即使目前达到的13 C旋转的控制程度可能不足以大规模设备，但这两个方案原则上是兼容的。一项要求是校正在解耦序列期间未经沉淀的核自旋获得的无条件阶段。
基于自旋的磁性随机存取存储器，用于高...
存储器是当今电子系统中用于数据存储和处理的关键组件。在传统的计算机架构中，由于存储器之间在操作速度和容量方面的性能差距，逻辑单元和存储器单元在物理上是分开的，从而导致冯·诺依曼计算机的根本限制。此外，随着 CMOS 技术节点的演进，晶体管变得越来越小，以提高操作速度、面积密度和能源效率，同时提供更低的驱动电流。然而，嵌入式闪存和 SRAM 等主流技术正面临着重大的扩展和功耗问题。更密集、更节能的嵌入式存储器将非常可取，特别是对于 14 纳米或更小的先进技术节点。与操纵非磁性半导体中的电荷来处理信息的传统电子设备不同，自旋电子器件基于电子自旋，提供创新的计算解决方案。为了将自旋电子学融入到现有的成熟的半导体技术中，基于自旋的器件一般设计以磁隧道结为核心结构，起到磁随机存取存储器（MRAM）的作用。
在钙钛矿氧化物中实现具有创纪录高居里温度的半金属
这意味着载流子在费米能级上完全 (100%) 自旋极化，使磁性 HM 在先进自旋电子器件中具有极好的实际应用前景。[1–6] 然而，开发适用于接近室温 (RT) 温度的实用自旋电子器件需要同时考虑 HM 材料的某些合成性能。首先，FM 或 FiM 居里温度 ( TC ) 应明显高于 RT。其次，绝缘自旋通道的能隙 ( E g ) 应足够宽以抑制由载流子热激发引起的自旋翻转转变，确保在工作温度区域内 100% 自旋极化。[7,8] 此外，与磁矩成正比的电子自旋极化必须足够高才能有效地注入极化自旋。[4,9–12] 钙钛矿氧化物是半金属研究的最重要系统之一。迄今为止，钙钛矿中实验实现的最高 TC 约为 635 K。[13] 尽管实验中已经报道了各种各样的磁性 HM，但开发同时满足上述三个要求的单相材料仍然是一个关键挑战。例如，尽管在 NiMnSb、[3] Co 2 FeSi、[14] 中观察到较高的居里温度