Ett Rutgers-ledda team av fysiker har visat ett sätt att leda elektricitet mellan transistorer utan energiförlust, öppna dörren till lågeffektelektronik och, potentiellt, kvantberäkning som skulle vara mycket snabbare än dagens datorer.

Deras fynd, som innebar att man använde en speciell blandning av material med magnetiska och isolatoregenskaper, publiceras online i Naturfysik .

"Detta material, även om det är mycket utspätt när det gäller magnetiska egenskaper, kan fortfarande bete sig som en magnet och leder elektricitet vid låg temperatur utan energiförlust, sa Weida Wu, senior författare till studien och docent vid institutionen för fysik och astronomi vid Rutgers University-New Brunswick. "Åtminstone i princip, om du kan få det att fungera vid en högre temperatur, du kan använda den för elektroniska sammankopplingar inom kiselchips som används i datorer och andra enheter."

Studiemedförfattare i Kina kombinerade krom och vanadin som magnetiska element med en isolator bestående av vismut, antimon och tellur. När elektroner i detta speciella material är inriktade i en riktning - som en kompassnål som pekar norrut - kan en elektrisk ström bara flyta längs dess kanter i en riktning, leder till noll energiförlust. Det betyder att elektricitet kan ledas mellan transistorer inom kiselchips som används i datorer och annan elektronik med maximal effektivitet.

Nuvarande kiselchips använder främst metall för elektriska sammankopplingar i transistorer, men det leder till avsevärd energiförlust, sa Wu.

Forskarna visade den enhetliga inriktningen av spinnande elektroner i den speciella magnetiska isolatorn - kallad den kvantanomala Hall-isolatorn. Den leder elektricitet utan energiförlust när temperaturen är nära absolut noll:minus 459,67 grader Fahrenheit. Nästa steg skulle inkludera att demonstrera fenomenet vid en mycket högre och mer praktisk temperatur för elektronik, tillsammans med att bygga en plattform för kvantberäkning.

Studien leddes av Wenbo Wang, en fysikdoktorand vid Rutgers School of Graduate Studies. Medförfattare inkluderar forskare vid Tsinghua University och Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, både i Peking, Kina.