自旋

生活中我們常面臨一些難以選擇的問題，例如，去旅行想造訪的城市過多，路程與停留時間不易安排。排課或排班總是擠在某幾天，一回到家整個人都累爆了。出門旅遊明明按照導航行駛，為什麼還是花很久的時間在開車?這些生活難題都與求解最佳化問題有關。雖然近代電腦的運算速度越來越快，但符合問題的答案太多，在有限時間內，最多僅能找到局部的最佳解，無法找到問題真正的最優解答。若想求解這類問題，可以利用百年前物理學家發明的磁型模型，將問題轉化為選擇問題，再透過量子退火電腦就能馬上迎刃而解。

交錯磁體是一種近年被發現與證實的特殊磁性結構。交錯磁性既不同於傳統的鐵磁性，也不同於反鐵磁性，展現出獨特的自旋排列與電子特性。在這種材料中，內部磁矩以特殊交錯方式排列，雖然整體不產生淨磁場，卻能對自旋電子產生明顯的選擇性作用。這使交錯磁性成為自旋電子元件領域的潛力新星，有望兼具鐵磁材料易於控制與反鐵磁材料抗干擾的優點，於去年更是被科學雜誌列為十大科學突破之一。隨著材料工程與測量技術的精進，交錯磁性有望從理論走向應用。若說二十一世紀的前半場是自旋電子學的起點，那交錯磁性極有可能就是下個重要的里程碑。

你知道電子也有高速鐵路嗎？在拓樸絕緣體中，電子雖然不能在絕緣體中移動，但是卻能在這樣的材料表面中，如同在導體上一般移動，正如人們身處在壅擠的月臺上無法移動，但一當搭上月臺兩側的高鐵時，便能高速的行進。這便是著名的物理效應——量子自旋霍爾效應。