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访华人物理学家张首晟：让信息高速公路通到芯片最底层 |
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科学界的最新研究表明，在特定条件下，芯片中的电子可以像高速公路上奔驰的汽车一样各行其道，互不干扰。美国斯坦福大学物理学教授张首晟认为，最新研究成果有望解决半导体目前面临的重大瓶颈，使信息高速公路真正通向芯片的最底层。
张首晟日前在接受记者采访时说，去年获得诺贝尔物理学奖的华人科学家高锟发明的光纤，使得信息的传输已经可以在“高速公路”上进行。但在作为计算机“大脑”的芯片中，电子运动“杂乱无章”的难题此前一直未能得到破解。由于电子在芯片中运动就像行驶在混乱乡间小道上的汽车，很容易与行人和其他不同方向的车辆发生碰撞，速度快不起来，半导体的工作速度因此而受到严重制约。
“科学界和工业界已达成共识，信息革命下一步的发展，一定要把信息高速公路建到芯片的层次。”张首晟领导的研究小组2006年在理论上预言，在量子自旋霍尔效应下，芯片中的电子能够像高速公路上的汽车一样正反方向分开，各行其道，互不干扰地进行运动。这一预言近年来被越来越多的实验证实，科学家发现很多不同的材料都能实现量子自旋霍尔效应。
今年6月，张首晟和其他4位科学家因为在“量子自旋霍尔效应理论预言和实验观测”领域的开创性贡献，共同荣获欧洲物理学会新一届“欧洲物理奖”。他认为，虽然有关量子自旋霍尔效应的研究成果真正投入应用至少还需5年时间，但这种新奇的物理现象有可能在未来给信息革命带来重大影响。量子自旋霍尔效应的理论研究以及产业化开发，对科学界和信息产业界来说，都将是一次大洗牌的机会。
张首晟说，清华大学和中国科学院物理所的科学家已在相关领域取得了开创性的世界级成果。这是中国科学自主创新，引导世界潮流的良机。下一步有必要从政府层面有计划地大力投入和组织协调，科学界也可瞄准一些理论上的预言，展开更广泛的探索，加快研究步伐，抢占科研的制高点。他认为，中国应充分认识到，这一领域的突破所带来的大洗牌，对中国基础研究和产业界的自主创新都是一次难得的历史机遇。
《科学时报》 (2010-7-14 A4 国际)
