东北大学的纳米磁实验室入口处醒目地写着“小心:高磁场”的鲜红色字样，看起来就像科幻电影里的东西。

通往唐·海曼教授办公室的门上挂着一根长长的金属棒，上面缠着细电线。“这是量子计算机的冷却装置，”他解释道。

作为一名实验物理学家，海曼专门研究自旋电子材料。这一领域的核心是将电技术向前推进一步。电子本身的特性不仅用于为设备供电，还用于传输数据。

“当然，自旋电子学不仅仅是计算，”他指着散落在实验室里的许多精巧装置说。

电子有一种性质叫做固有角动量——量子自旋。这个动量可以是两个相反值中的任意一个。通过极化电子，只有具有特定自旋的电子才能通过过滤器，这些电子可以用来存储数据或制造特殊材料。

从更有效地存储大量数据和更快地计算，到为量子计算机创建故障保险，这种计算类型的应用正在增长。尽管量子计算机最大的问题之一是它们往往比普通计算有更多的错误。

通过制造一种被称为拓扑绝缘体的自旋电子器件，它在表面表现为导体，但在内部表现为绝缘体，可以减少误差。海曼教授还有一个更实际的用途。

“极化电流耗散的能量更少，”他说。了解如何有效地产生极化电流可以导致更高效的设备，从而降低能源消耗。

然而，事实证明，这样做很棘手。这就是为什么他的实验室与麻省理工学院、圣母大学和国家安全局的实验室一起，最近从国家科学基金会的材料科学部获得了9万美元的资助。他的实验室特别专注于开发在室温下产生这些特殊电流的方法。

为了做到这一点，他正在使用自旋无间隙半导体和自旋滤波器，它们根据电子的自旋将电子引导到不同的电流中。他正在与理论实验室合作，创造一种称为赫斯勒化合物的金属，将这两种性质与磁性结合起来，应用于量子信息处理。

“量子计算是未来，”他解释道。“如果我们能让它发挥作用，我们的计算机可以比现在的计算机更快地进行计算。”