维度网讯，香港大学（HKU）工程学院电机电子工程系及先进半导体与集成电路中心（CASIC）的研究人员开发出一种可在接近绝对零度下运行的可编程神经形态硬件平台。该平台利用工业标准的碳化硅（SiC）MOSFET，能够在低至10mK的温度下模拟生物神经元的尖峰行为，为扩大量子计算机规模及实现深空探测提供了潜在解决方案。

研究团队由张宇浩教授与博士生杨鑫领导，发现了一种在碳化硅MOSFET中产生并控制负差分电阻（NDR）的创新方法。该方法首次证明单个晶体管可在低温下实现高能效的尖峰行为，突破了传统硅基控制器在量子计算中的瓶颈。

现代量子计算机依赖复杂电子设备控制量子比特，但量子比特必须保持在毫开尔文温度下。当前硅基控制器因产生过多热量和高功耗，被迫远离量子比特放置，造成布线瓶颈，限制了系统的可扩展性和性能。张教授表示，通过利用碳化硅中独特的载流子动力学，可以构建出比传统电子器件能效高数千倍的电路，从而显著降低低温系统的热负荷。

研究人员发现，当SiC MOSFET冷却至2K以下时，会表现出由电子-施主碰撞电离（EDII）驱动的S形NDR行为。与依赖热量工作的现有技术不同，该机制是材料原子结构固有的，在不同制造批次间具有非凡的稳定性和可重复性。杨鑫指出，由于SiC已广泛应用于电动汽车和电网，可利用现有工业代工厂在300mm晶圆上制造这些低温芯片。

研究证明，这些神经元可以级联形成更大网络，为低温下的复杂本地数据处理铺平道路。该技术有望增强量子纠错和实时量子控制的性能。此外，这些耐低温电路也适用于深空探测，可承受月球表面或太阳系外缘的极端寒冷。

该成果已发表于《自然通讯》（Nature Communications），论文题为“利用碳化硅中栅控负差分电阻的低温神经形态电路”。

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