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【磁阻效應(yīng)】

磁阻效應(yīng)是指某些金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨外加磁場(chǎng)變化而變化的現(xiàn)象。同霍爾效應(yīng)一樣，磁阻效應(yīng)也是由于載流子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力而產(chǎn)生的。在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，某—速度的載流子所受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力相等，載流子在兩端聚集產(chǎn)生霍爾電場(chǎng)，比該速度慢的載流子將向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，比該速度快的載流子則向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致載流子的漂移路徑增加。或者說，沿外加電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)減少，從而使電阻增加。這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。

磁阻效應(yīng)廣泛用于磁傳感、磁力計(jì)、電子羅盤、位置和角度傳感器、車輛探測(cè)、GPS導(dǎo)航、儀器儀表、磁存儲(chǔ)（磁卡、硬盤）等領(lǐng)域。磁阻器件由于靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)、交通、儀器儀表、醫(yī)療器械、探礦等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如數(shù)字式羅盤、交通車輛檢測(cè)、導(dǎo)航系統(tǒng)、偽鈔檢別、位置測(cè)量等。其中最典型的銻化銦（InSb）傳感器是一種價(jià)格低廉、靈敏度高的磁阻器件磁電阻，有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值。磁阻效應(yīng)主要分為常磁阻、巨磁阻、超巨磁阻、異向磁阻、穿隧磁阻效應(yīng)等。

2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予來自法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的物理學(xué)家艾爾伯·費(fèi)爾和來自德國(guó)尤利希研究中心的物理學(xué)家皮特·克魯伯格，以表彰他們發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)的貢獻(xiàn)。

【量子反常霍爾效應(yīng)】

在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，量子霍爾效應(yīng)研究是一個(gè)非常重要的研究方向。量子反常霍爾效應(yīng)不同于量子霍爾效應(yīng)，它不依賴于強(qiáng)磁場(chǎng)而由材料本身的自發(fā)磁化產(chǎn)生。在零磁場(chǎng)中就可以實(shí)現(xiàn)量子霍爾態(tài)，更容易應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｋ璧碾娮悠骷小?013年，由清華大學(xué)薛其坤院士領(lǐng)銜、清華大學(xué)物理系和中科院物理研究所組成的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)從實(shí)驗(yàn)上首次觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng)。

我們使用計(jì)算機(jī)的時(shí)候，會(huì)遇到計(jì)算機(jī)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因?yàn)槌B(tài)下芯片中的電子運(yùn)動(dòng)沒有特定的軌道、相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。而量子霍爾效應(yīng)則可以對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)制定一個(gè)規(guī)則，讓它們?cè)诟髯缘呐艿郎稀耙煌鶡o前”地前進(jìn)，“這就好比一輛高級(jí)跑車，常態(tài)下是在擁擠的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)上前進(jìn)，而在量子霍爾效應(yīng)下，則可以在‘各行其道、互不干擾的高速路上前進(jìn)。”

【腦機(jī)接口】

腦機(jī)接口（brain-computer interface，BCI），有時(shí)也稱作“大腦端口”或者“腦機(jī)融合感知”，它是在人或動(dòng)物腦（或者腦細(xì)胞的培養(yǎng)物）與外部設(shè)備間建立的直接連接通路。在單向腦機(jī)接口的情況下，計(jì)算機(jī)或者接受腦傳來的命令，或者發(fā)送信號(hào)到腦（例如視頻重建），但不能同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)。而雙向腦機(jī)接口允許腦和外部設(shè)備間的雙向信息交換。在該定義中，“腦”一詞意指有機(jī)生命形式的腦或神經(jīng)系統(tǒng)，而并非僅僅是“mind”。“機(jī)”意指任何處理或計(jì)算的設(shè)備，其形式可以從簡(jiǎn)單電路到硅芯片。在對(duì)腦機(jī)接口的實(shí)驗(yàn)研究中，獲得的此類知識(shí)顯著增長(zhǎng)。研究的主線是大腦不同尋常的皮層可塑性，它與腦機(jī)接口相適應(yīng)，可以像自然肢體那樣控制植入的假肢。在當(dāng)前所取得的技術(shù)與知識(shí)的進(jìn)展之下，腦機(jī)接口研究的先驅(qū)者們可令人信服地嘗試制造出增強(qiáng)人體功能的腦機(jī)接口，而不僅僅止于恢復(fù)人體的功能。

【量子通訊】

量子通訊（Quantum Communica

tion）是指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子通訊是近二十年發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。

量子通訊主要涉及：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等，這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，并向?qū)嵱没l(fā)展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關(guān)注。基于量子力學(xué)的基本原理，量子通訊具有高效率和絕對(duì)安全等特點(diǎn)，并因此成為國(guó)際上量子物理和信息科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

量子通訊系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測(cè)量裝置。按其所傳輸?shù)男畔⑹墙?jīng)典還是量子而分為兩類。前者主要用于量子密鑰的傳輸，后者則可用于量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)。所謂隱形傳送指的是脫離實(shí)物的一種“完全”的信息傳送。從物理學(xué)角度，可以這樣來想象隱形傳送的過程：先提取原物的所有信息，然后將這些信息傳送到接收地點(diǎn)，接收者依據(jù)這些信息，選取與構(gòu)成原物完全相同的基本單元，制造出原物完美的復(fù)制品。