中国复旦团队研制出单电子量子闪存器件达存储密度极限
2026-07-19 11:10
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维度网讯,7月17日,复旦大学周鹏、刘春森团队在《科学》杂志发表最新成果,发明“量子闪存”技术,研制出具有全球最大非易失量子存储窗口的器件,并开创单电子量子存储理论体系。该成果为量子存储工程应用补齐了关键理论短板。

存储芯片作为算力的底层基石,其数据交互延时与功耗问题是阻碍算力提升的根本瓶颈。电子是不可分割的基础粒子,理论上“一电子、一比特”是存储密度的物理极限,但单电子量子效应极难稳定捕捉,长期被认为仅停留在理论层面。上世纪末,科学家试图观测单电子存储,但结果显示单个电子仅贡献了数十毫伏的电压变化,且状态在不到5秒内消失。当前主流的动态随机存储器,存储1比特信息需消耗约20万个电子。

该团队此前已研发400皮秒超快“破晓”器件、“长缨”混合架构闪存芯片,相关成果入选2025年度中国科学十大进展。此次团队基于量子力学基本原理,利用二维半导体原子级厚度的电子束缚优势,设计了共面的漏极-沟道-源极“归壹”结构,首次在27℃室温环境下观测到单电子稳定存储行为,突破了同类实验中单电子状态难以在室温下稳定保持、量子行为无法清晰观测的技术瓶颈。这款名为“归壹”的量子闪存器件仅注入单个电子,就能形成0.5伏特存储窗口,满足商业化落地标准,达到了“一电子、一比特”电荷存储的理论顶峰。该器件能从底层降低算力功耗,是适配人工通用智能发展的新一代存储核心。

团队在此基础上创新提出“态密度剪刀”理论,首次揭示了一种前所未见的反常量子存储行为:在能量空间中将特定的量子状态精准“裁剪”,使其凭空消失。《科学》期刊评价,该成果引入全新理论机制,让量子状态工程化操控成为现实,在存储物理与纳米器件领域具备广阔前景与重大影响力。

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