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量子自旋科学研究中心

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量子自旋科学研究中心

2022.09.19

国交院研究中心简介|量子自旋科学研究中心

中心概况

晶体管特征尺寸逐步逼近物理极限,由电子隧穿效应、量子效应等带来的静态功耗、可靠性等问题成为芯片性能进一步提升的关键挑战。基于电子电荷属性的传统芯片技术遇到难以逾越的瓶颈,摩尔定律正逐渐失效。与此同时,随着5G、物联网、人工智能等大数据应用的快速发展,面向后摩尔时代的新型器件结构、电路设计、制造工艺、芯片架构等对集成电路技术提出了更高的要求。此外,以美国为首的西方国家持续对我国集成电路进行限制,严重阻碍我国集成电路以及上下游产业的发展。

自旋、量子、拓扑是当前涉及集成电路、凝聚态物理、磁学与微电子学等多学科交叉的三大新兴研究方向,分别于2007年、2012年和2016年获得诺贝尔物理学奖。自旋电子学旨在利用电子的自旋属性作为信息载体,通过操控电子自旋,实现数据传感、存储、计算等功能。自旋与拓扑相结合,可以研制新型自旋电子器件,解决“后摩尔时代”集成电路瓶颈问题;自旋和量子相结合,可以开发新型计算芯片与系统,服务国家量子信息发展需求。

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自旋电子技术是航空航天及信息领域的关键核心技术,北京航空航天大学于2012年开始重点推进自旋电子学领域的人才引进和实验平台的建设,2013年成立自旋电子交叉学科研究中心。2014年,在北京市科委的支持下,自旋电子创始人、诺贝尔物理学奖获得者艾尔伯·费尔(Albert Fert)教授加盟北航,组织成立费尔北京研究院并担任首席科学家。2015年北航获批教育部-国家外专局“超低功耗自旋存储与计算111引智基地”。2016年获批自旋电子领域首个国家级国际科技合作基地。疫情之前连续四年举办“自旋存储与逻辑国际研讨会”。2020年在全国率先成立集成电路科学与工程学院,瞄准新一代信息技术相关的材料与器件、电路与工具、工艺与装备开展“全链条”科研条件建设。近五年在自旋电子学领域发表Nature/Science子刊13篇。

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2022年6月22日,在北航召开的人才工作会议上,量子自旋科学研究中心正式成立。本中心的建立将进一步推进量子自旋相关学科交叉和重大科学问题凝练,搭建国际顶级的学术交流平台,产生具有重大科学意义的原创成果,引领前沿技术变革,服务国家重大需求,解决一系列“卡脖子”问题。

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平台支撑

依托工信部空天信自旋电子技术重点实验室、北航智能微纳公共创新中心等高端科研平台,拥有国内唯一一条8英寸自旋芯片工艺中试线,与航天科技、华为、歌尔等领军企业开展深入合作。

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发展目标

五年建设期中,形成一系列原创性关键核心技术;获批国家重点研发计划、国家重大仪器专项等国家级重点项目;参与建设自旋电子国家重点实验室等国家级平台。进一步做深做实国际交叉研究院工作,通过五年的建设,引领“后摩尔时代”自旋电子技术变革,为我国高水平科技自立自强提供支撑。

人才队伍方面计划引进7-8名国家级人才,15名博士后研究员。

预期成效

深入融合自旋、量子、拓扑等前沿技术,挖掘三者相互之间的耦合机制和协同作用机理,创新相关材料体系,研制磁旋逻辑器件等新型自旋电子器件,进一步降低功耗、提高速度、增加密度,开展“机理-材料-器件-电路”跨层级协同研究,实现高能效存算一体计算架构,为新型自旋逻辑芯片提供了高效、可靠的集成手段。

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联系方式

诚挚欢迎研究兴趣与中心主要研究方向契合的优秀青年学者依托中心申报优青(海外)项目。

联系人:李季

邮箱:wdzhr@buaa.edu.cn