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新華全媒＋丨我國在“膜上存光”時(shí)長破世界紀(jì)錄我國科學(xué)家領(lǐng)銜的一項(xiàng)重要成果突破世界紀(jì)錄——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)長刷新世界紀(jì)錄。該研究成果已發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》。為什么要在薄膜上“存儲(chǔ)光”？“光的存儲(chǔ)一直是世界難題。”該研究第一作者、北京量子信息科學(xué)研究院副研究員劉玉龍說，一直運(yùn)動(dòng)的光子停不下來，想要捕捉都很困難，想要存儲(chǔ)則難度更大。而聲音信號(hào)慢得多，更易存儲(chǔ)，因此科學(xué)家決心尋找一種介質(zhì)，讓光子信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)，于是就找到了聲音的存儲(chǔ)介質(zhì)——薄膜。“光子好比一個(gè)個(gè)小球，它們動(dòng)起來撞擊到薄膜上，光的波幅、頻率等信息就轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)。我們把聲音信號(hào)存在薄膜上，就實(shí)現(xiàn)了光的存儲(chǔ)。”北京量子信息科學(xué)研究院研究員李鐵夫說。為了“留住光”，各國科學(xué)家曾嘗試過用金屬鋁、氮化硅等不同材料薄膜來做存儲(chǔ)介質(zhì)，但受限于材料內(nèi)部損耗等原因，薄膜振動(dòng)時(shí)長很短，意味著信息能夠被存儲(chǔ)的時(shí)長也很短，一般不超過1秒。這一次，我國科學(xué)家創(chuàng)造性地將內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加規(guī)整的晶體薄膜——單晶碳化硅薄膜，應(yīng)用到光的存儲(chǔ)中來，它的頻率穩(wěn)定性更好、內(nèi)部損耗更少，存儲(chǔ)信息時(shí)長更長。嘗試過金剛石、氮化鎵等晶體薄膜之后，研究團(tuán)隊(duì)最終選中了單晶碳化硅薄膜，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一材料的優(yōu)越性，并實(shí)現(xiàn)了4035秒的信息存儲(chǔ)。值得一提的是，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，這種薄膜的優(yōu)異性能在極低溫條件下也能實(shí)現(xiàn)，為這一器件在超導(dǎo)、拓?fù)洹雽?dǎo)體量子點(diǎn)等需極低溫條件的量子計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。“目前全球所有量子芯片只有計(jì)算能力，沒有長時(shí)間信息存儲(chǔ)能力。信息無法存入‘硬盤’，人們就無法在需要使用信息時(shí)便捷地調(diào)用。”李鐵夫說，因此量子信息的長時(shí)間存儲(chǔ)意義重大。未來，研究團(tuán)隊(duì)還將進(jìn)一步提升器件的存儲(chǔ)時(shí)長、信息密度、與其他量子器件的兼容性，為量子計(jì)算等提供高性能物理平臺(tái)，為量子信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供堅(jiān)實(shí)支撐。
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