根據美國麻省理工學院（MIT）發布的最新研究進展顯示，由于石墨烯具有選擇性自旋的特性，在某些極端情況下可在邊緣形成量子電路，從而可望開啟量子運算等新應用領域。

研究人員表示，二維碳材料能以這種新方式加以利用，有助于進一步發現意外的特性與使用案例。根據這份在《自然》（Nature）雜志發表的研究顯示，石墨烯在某些極端情況下還會提供一些額外的優點，例如量子運算等新應用。

這最終有可能實現量子電腦的制造，根據其中一位研究人員表示，不過由于它必須具備極端條件，使其必須要由一款高度專業化的機器來制造，因此將優先用于像國家實驗室等級的運算任務中。

在這項研究中，石墨烯被置于一個極端強大的磁場下，以非常低的溫度和電子的自旋方向來決定石墨烯如何過濾這些電子—這是一項傳統電子系統無法執行的任務。

研究人員們發現，如果在石墨烯上施加一個強大的磁場，當電子圍繞導電邊緣以順時針或逆時針移動時，石墨烯也隨發生變化。在正常情況下，電流只會沿著石墨烯的邊緣流動，而主體部分保持絕緣。電流以一個方向移動的現象即量子霍爾效應。

石墨烯可被用于各種不同的目的。然而，研究人員發現，透過改變磁場，就能開啟或關斷邊緣狀態，這意味著原則上可以從物質中制造出電路和電晶體。這是透過傳統絕緣體無法完成的。更重要的是，這種自旋選擇性避免電子移動的崩解，即使邊緣存在臟污，電子沿著邊緣傳輸時也幾乎沒有瑕疵。

該論文由Pablo Jarillo-Herrero與Ray Ashoori教授、博士后研究生Andrea Young與Ben Hunt、研究生Javier Sanchez-Yamaguchi以及其他幾個人共同發表，并得到美國能源部（DoE） 、Gordon and Betty Moore基金會、美國國家科學基金會（NSF）的資金贊助，以及使用佛羅里達州的美國國家強磁場實驗室設施等支持。

據MIT研究人員表示，盡管過去已經對石墨烯薄片的行為加以預測，但卻從來沒有真的實際進行。選擇性自旋的行為也是至今第一次能夠在石墨烯單層上表現出來，同時也象征第一注注意到在兩種狀態之間的轉變。

根據研究人員表示，這項研究標示著一個邁向拓墣絕緣體研究的新方向，他們并不知道未來的更多研究將通往何處，但強調這些發展為建構新電子設備開啟了更多可能性。更重要的是，他們相信，這項工作可能經由各種交互作用使拓墣絕緣與石墨烯實體連結起來。

編譯：Susan Hong

（參考原文：Graphene Flakes May Spin Gold Into Quantum Computing，by Zewde Yeraswork）