現有電子裝置離不開電晶體，這種微小的矽結構器件類似開關，能開啟和關閉電流。近年來，工程師們一直在想方設法利用電子的自旋屬性，製造新型電晶體和自旋電子裝置。例如，用石墨烯等碳材料製造積體電路的基本運算元件——邏輯門，但迄今尚未成功使這種新型邏輯門實現有效的「級聯」，即把訊號依次傳遞下去。現在，德克薩斯大學達拉斯分校電子和計算工程學助理教授約瑟夫·弗里德曼領導的團隊提出了一種能實現級聯效果的全新設計方案，且能在沒有物理接觸的情形下「無線」傳遞訊號。
在新的自旋電子電路設計方案中，科學家們使用了碳奈米管和石墨烯奈米帶兩種碳材料，後者指寬度小於50奈米的石墨烯條帶。基於電磁學的基本原則，電子流經碳奈米管形成電流，電流產生磁場，磁場影響附近石墨烯奈米帶內的電流，從而實現多個邏輯門之間的級聯。
研究人員認為，由於石墨烯奈米帶之間的通訊通過電磁波進行，不像矽半導體通過電子的流動實現，因此，新計算系統的通訊速度會快很多，時鐘頻率有望達到太赫茲（每秒一萬億次），比當前主流計算機快1000倍。另外，新原件能被製造得比矽基電晶體小得多，而目前矽基電晶體的大小幾乎接近極限。
這一設計方案目前仍處於藍圖階段，弗里德曼表示，他們計畫下一步製造出這種全碳、級聯自旋電子運算系統的原型器件，並檢驗其效率。
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