可用作电阻标准或计算应用的忆阻器件
芯片上的城市
忆阻器件是一种将离子动力学（离子运动）与电子学相结合的电阻开关器件。这类器件为在空气中、室温下且无需外加磁场的环境中观测量子效应提供了一个有前景的平台。通过利用这些量子效应，它们可以溯源至修订后的国际单位制（SI）中定义的物理学基本常数，从而实现电阻标准的复现。然而，作为一项新兴技术，忆阻器件缺乏标准化，对其工作原理背后的基础物理学原理也缺乏深入理解，这阻碍了它们的应用。
忆阻器件为下一代信息技术提供了一个前景广阔的平台，具有存储-逻辑混合运算、高能效存内计算以及神经形态功能等特性。近期在这些纳米级系统中展示的室温下量子电导现象，突显其在计算和电气计量领域实现重大创新的潜力。
已完成的欧洲计量研究计划（EMPIR）项目“忆阻器件作为纳米计量量子标准”（20FUN06，MEMQuD）提供了里程碑式的实验证据，表明此类器件可在室温、空气环境中作为自身可溯源、符合SI单位制的电阻标准运行，并可集成在芯片上，以支持“片上实验室”愿景——在该愿景中，测量仪器的自动校准过程由在宽松条件下工作的新型量子标准来保证，实现了“零溯源链”。
《自然·纳米技术》文章
该项目的关键成果最近发表在《自然·纳米技术》期刊上：
A quantum resistance memristor for an intrinsically traceable International System of Units standard（用于自身可溯源国际单位制标准的量子电阻忆阻器）
尽管取得了这一突破性的概念验证演示，但目前测得的量子电导值与其对应的SI单位之间的偏差仍然过大，无法满足实际部署的准确度要求，因此需要采用新兴的混合计量框架进行纳米计量，以关联纳米材料特性与器件功能。基于这些新计量技术的研究，旨在阐明纳米尺度输运机制（如量子态下的能量耗散和电子-声子耦合），以及改进制造工艺和电学测量协议以实现更可重复、更可靠的量子电导态。这些研究内容将在后续项目的提案中予以解决。
本项目框架内开发的计量技术将有助于开发用于实现新型硬件架构的纳米电子器件，从而有能力应对诸如人工智能发展等社会挑战。
与传统计算技术相比，新型计算范式的发展可将功耗降低数个数量级，有助于欧洲减少信息技术对碳排放的影响，并实现净零能耗目标以应对气候变化。
来自意大利国家计量研究院（INRiM）的项目协调员Gianluca Milano表示：“我们首次证明，忆阻器能够可靠地产生与自然界的普适常数直接相关的离散电阻态，而无需复杂的冷却系统或强磁场。”
本EMPIR项目由欧盟“地平线2020”研究与创新计划以及EMPIR参与国共同资助。
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