逻辑和存储设备，例如计算机中的硬盘驱动器，现在使用纳米磁力机制来存储和操纵信息。与具有基本效率限制的硅晶体管不同，它们不需要能量来维持其磁状态：仅需要能量来读取和写入信息。

控制磁性的一种方法使用电流来传输自旋以写入信息，但这通常涉及流动电荷。因为这会产生热量和能量损失，所以成本可能是巨大的，特别是在大型服务器场或需要大量存储器的人工智能等应用中。然而，旋转可以在没有电荷的情况下使用拓扑绝缘体进行传输 - 拓扑绝缘体的内部是绝缘的，但可以支持其表面上的电子流动。

在新发表的物理评论应用论文中，来自纽约大学的研究人员介绍了一种电压控制拓扑自旋开关(vTOPSS)，它只需要电场而不是电流来在两个布尔逻辑状态之间切换，大大减少了产生的热量和能量用过的。该团队由纽约大学Tandon工程学院电气和计算机工程助理教授Shaloo Rakheja和纽约大学物理学教授，大学量子现象中心主任Andrew D. Kent和MichaelE.Flatté组成。 ，爱荷华大学教授。

Rakheja采用一个简单的类比来更有效地解释两个州之间转换的影响。“想象一下，如果你准备一份食谱，只要你需要一种成分，就必须进入另一个房间，然后再回到厨房去添加它，”她说。“当计算硬件需要进行计算并且存储它所需的部分没有很好地集成时，效率就会低得多。”

虽然由磁性绝缘体和拓扑绝缘体组成的异质结构器件仍然比硅晶体管稍慢，但vTOPSS增加了功能和电路设计可能性，因为它集成了逻辑和非易失性存储器。“这最终是用户体验和附加功能的问题，”Rakheja说。

由于vTOPPS将减少对云内存的依赖，因此它还具有使计算更安全的潜力，因为黑客将更难以获得对系统硬件的访问权限。接下来的步骤将包括在材料和设计水平上的进一步优化，以提高切换速度，以及开发原型。