凝聚态物理中的拓扑量子物态与信息处理

摘要

21世纪是信息化时代,智能手机、手表、手环以及笔记本电脑等智能电子设备越来越普及。这些琳琅满目的电子设备在为人们提供高效便捷的生活方式同时,耗电过快也给使用者带来了苦恼。随身携带各种充电器和数据线成了人们的生活常态。相信很多人在智能手机电量过低而被迫关机的时,都不禁感慨如果手机电量可以永不耗尽,再也不用充电就好了。电子设备在使用的过程中总是伴随着发热的问题,大量热耗散引起的功能损耗限制了电池的使用时间。这些常规电子器件的发热问题都与电子传输过程中的热耗散有关。在过去半个世纪,微电子技术的飞速发展遵从著名的摩尔定律,即集成电路上可容纳的晶体管数量将在每18个月翻一倍,目前已经可以达到单芯片集成上百亿晶体管。然而,随着晶体管尺寸的缩小,量子效应逐渐明显,其导致的热效应成为了摩尔定律的瓶颈。如何降低高度集成化和微型化的电子器件的热耗散成为全世界半导体工业领域所共同面临的问题。