计算机芯片在1.58个维度上会零损耗能量吗？

如果我们能找到一种方法让电流流动而不损失能量会怎样？为此，一个很有前途的方法涉及使用被称为拓扑绝缘体的材料。已知它们存在于一维（线）、二维（片）和三维（立方体）中；所有这些在电子设备中都有不同的可能应用。乌得勒支大学的理论物理学家与上海交通大学的实验学家一起发现，拓扑绝缘体也可能存在于1.58维，并且这些绝缘体可用于节能信息处理。他们的研究今天已在《自然物理学》杂志上发表。

经典比特，即计算机操作的单位，是基于电流的：电子运行代表1，没有电子运行代表0。通过0和1的组合，人们可以构建日常生活中使用的所有设备，从手机到电脑。然而，在运行过程中，这些电子会遇到材料中的缺陷和杂质，并损失能量。这就是你的设备变热的原因：能量转化为热量，因此你的电池会更快耗尽。

物质的一种新状态

拓扑绝缘体是特殊材料，允许电流流动而不损失能量。它们仅在1980年被发现，其发现还获得了诺贝尔奖。它揭示了一种新的物质状态：在内部，拓扑绝缘体是绝缘的，而在其边界，有电流在流动。这使得它们非常适合应用于量子技术，并可大大减少全球能源消耗。但有一个问题：这些特性仅在存在非常强的磁场和非常低的温度（大约零下270摄氏度）下才能发现，这使得它们不适合日常生活使用。

在过去的几十年里，为克服这些限制取得了显著进展。2017年，研究人员发现，二维、单原子厚度的铋层在室温下，无需磁场即可显示出所有正确的特性。这一进展使得拓扑绝缘体在电子设备中的应用更加接近现实。