我國(guó)在"膜上存光"時(shí)長(zhǎng)破世界紀(jì)錄刷新至4035秒

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2025-03-01 21:11:16 新華社客戶端

我國(guó)科學(xué)家在光聲量子存儲(chǔ)領(lǐng)域取得重要突破，基于高硬度的單晶碳化硅薄膜，研制出的光聲量子存儲(chǔ)器以4035秒的信息存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)刷新了世界紀(jì)錄。這一研究成果已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》上發(fā)表。

光的存儲(chǔ)一直是個(gè)世界難題，因?yàn)楣庾邮冀K處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，捕捉和存儲(chǔ)都非常困難。相比之下，聲音信號(hào)較慢且容易存儲(chǔ)。因此，科學(xué)家們希望找到一種介質(zhì)，將光子信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)光的存儲(chǔ)。北京量子信息科學(xué)研究院副研究員劉玉龍解釋說，光子撞擊到薄膜上后，其波幅、頻率等信息會(huì)轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)，并被存儲(chǔ)在薄膜中。

過去，各國(guó)科學(xué)家曾嘗試使用金屬鋁、氮化硅等不同材料薄膜作為存儲(chǔ)介質(zhì)，但由于材料內(nèi)部損耗等問題，信息存儲(chǔ)時(shí)間通常不超過1秒。此次研究中，我國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造性地選擇了單晶碳化硅薄膜，這種晶體薄膜具有更好的頻率穩(wěn)定性和更低的內(nèi)部損耗，能夠顯著延長(zhǎng)信息存儲(chǔ)時(shí)間。

研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，最終確定單晶碳化硅薄膜是最優(yōu)選擇，并實(shí)現(xiàn)了4035秒的信息存儲(chǔ)。此外，這種薄膜在極低溫條件下也能保持優(yōu)異性能，為未來(lái)在超導(dǎo)、拓?fù)?、半?dǎo)體量子點(diǎn)等需要極低溫條件的量子計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

目前，全球所有量子芯片只有計(jì)算能力，缺乏長(zhǎng)時(shí)間信息存儲(chǔ)能力。信息無(wú)法存入“硬盤”，導(dǎo)致人們無(wú)法在需要時(shí)便捷地調(diào)用。因此，量子信息的長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)具有重要意義。未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)提升器件的存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)、信息密度以及與其他量子器件的兼容性，為量子計(jì)算和量子信息網(wǎng)絡(luò)提供高性能物理平臺(tái)和技術(shù)支撐。

(責(zé)任編輯：張佳鑫 0764)

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