新華全媒＋｜我國在“膜上存光”時長破世界紀錄

新華社北京2月28日電（記者張漫子）我國科學家領銜的一項重要成果突破世界紀錄——基於高硬度的單晶碳化硅薄膜，研製出的光聲量子存儲器，以4035秒的信息存儲時長刷新世界紀錄。該研究成果已發表於國際學術期刊《自然-通訊》。

爲什麼要在薄膜上“存儲光”？“光的存儲一直是世界難題。”該研究第一作者、北京量子信息科學研究院副研究員劉玉龍說，一直運動的光子停不下來，想要捕捉都很困難，想要存儲則難度更大。而聲音信號慢得多，更易存儲，因此科學家決心尋找一種介質，讓光子信號轉化爲聲音信號，於是就找到了聲音的存儲介質——薄膜。

“光子好比一個個小球，它們動起來撞擊到薄膜上，光的波幅、頻率等信息就轉化爲聲音信號。我們把聲音信號存在薄膜上，就實現了光的存儲。”北京量子信息科學研究院研究員李鐵夫說。

爲了“留住光”，各國科學家曾嘗試過用金屬鋁、氮化硅等不同材料薄膜來做存儲介質，但受限於材料內部損耗等原因，薄膜振動時長很短，意味着信息能夠被存儲的時長也很短，一般不超過1秒。

這一次，我國科學家創造性地將內部結構更加規整的晶體薄膜——單晶碳化硅薄膜，應用到光的存儲中來，它的頻率穩定性更好、內部損耗更少，存儲信息時長更長。

嘗試過金剛石、氮化鎵等晶體薄膜之後，研究團隊最終選中了單晶碳化硅薄膜，通過實驗驗證了這一材料的優越性，並實現了4035秒的信息存儲。

值得一提的是，經實驗，這種薄膜的優異性能在極低溫條件下也能實現，爲這一器件在超導、拓撲、半導體量子點等需極低溫條件的量子計算機中的應用奠定基礎。

“目前全球所有量子芯片只有計算能力，沒有長時間信息存儲能力。信息無法存入‘硬盤’，人們就無法在需要使用信息時便捷地調用。”李鐵夫說，因此量子信息的長時間存儲意義重大。

未來，研究團隊還將進一步提升器件的存儲時長、信息密度、與其他量子器件的兼容性，爲量子計算等提供高性能物理平臺，爲量子信息網絡構建提供堅實支撐。（完）