據(jù)新華網(wǎng)最新消息，近日，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》。
據(jù)悉，北京量子信息科學(xué)研究院（以下簡稱“量子院”）量子計(jì)算云平臺(tái)的李鐵夫、劉玉龍團(tuán)隊(duì)與芬蘭Aalto大學(xué)、QTF量子研究中心Mika A.Sillanp??教授合作，基于高硬度的單晶碳化硅薄膜材料，于近日成功研制出多模態(tài)長壽命的光聲量子存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器在模式穩(wěn)定性以及信息存儲(chǔ)時(shí)長等關(guān)鍵性能上刷新了國際記錄。
目前，相關(guān)成果以“Degeneracy-breaking and long-lived multimode microwave electromechanical systems enabled by cubic silicon-carbide membrane crystals”為題在線發(fā)表于國際知名期刊《自然-通訊》（Nature Communications）上。
光聲接口器件作為量子信息處理的關(guān)鍵技術(shù)，一直以來都備受科研人員的關(guān)注。高品質(zhì)因子（Q因子）機(jī)械振子在這些領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色，其性能的優(yōu)劣直接影響到量子信息的存儲(chǔ)、傳輸和處理效率。
然而，傳統(tǒng)材料和結(jié)構(gòu)的機(jī)械振子在Q因子和頻率穩(wěn)定性等方面存在一定的局限性，難以滿足日益增長的量子技術(shù)需求。
3C-SiC作為一種具有優(yōu)異性能的半導(dǎo)體材料，以其高熱導(dǎo)率和高應(yīng)力特性，為高Q因子機(jī)械振子的研發(fā)提供了新的可能。
該研究團(tuán)隊(duì)研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，在3C-SiC薄膜晶體中發(fā)現(xiàn)了機(jī)械振動(dòng)模式簡并破缺現(xiàn)象。表現(xiàn)為非均勻應(yīng)力的作用下，原本簡并的機(jī)械模式發(fā)生頻率分裂，形成具有微小頻率差異的模式對(duì)。這些模式對(duì)不僅保留了高Q因子的特性，還展現(xiàn)出獨(dú)特的模式形狀，為微波光聲接口系統(tǒng)的精確控制提供了更多選擇。
為驗(yàn)證3C-SiC膜晶體的性能，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并搭建了一套精巧的實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置包括一個(gè)三維超導(dǎo)微波諧振腔和一個(gè)機(jī)械平行板電容器芯片。3C-SiC膜芯片被精心制作并安裝在諧振腔內(nèi)，通過金屬化處理和特定電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了與微波腔場(chǎng)的高效耦合。
實(shí)驗(yàn)中，研究人員采用了連續(xù)波泵浦-探測(cè)方案和脈沖泵浦-探測(cè)序列，對(duì)機(jī)械振子的性能進(jìn)行了全面測(cè)試和表征。通過精確控制外部驅(qū)動(dòng)功率和探測(cè)信號(hào)的頻率，研究人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械振子的動(dòng)態(tài)行為，包括其共振頻率、Q因子以及能量衰減率等關(guān)鍵參數(shù)。
單晶碳化硅薄膜所提供的聲學(xué)模式具備極高的頻率穩(wěn)定性，為構(gòu)建多模態(tài)光聲存儲(chǔ)器件開辟新篇章。實(shí)驗(yàn)中研究團(tuán)隊(duì)表征了21個(gè)機(jī)械模式，其中19個(gè)模式的Q因子超過了108，展現(xiàn)出極高的品質(zhì)因子。
此外，研究人員還實(shí)現(xiàn)了4035秒，超過長達(dá)一小時(shí)的群延遲時(shí)間。這一成果在微波電機(jī)械系統(tǒng)中尚屬首次。
科研團(tuán)隊(duì)表示，該項(xiàng)研究中，長時(shí)間高穩(wěn)定的機(jī)械振動(dòng)為固態(tài)量子信息存儲(chǔ)帶來了新的可能性，同時(shí)為高精度傳感器和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建帶來了新的機(jī)遇。后續(xù)，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步推動(dòng)多通道高性能“微波-光”量子相干接口核心儀器的構(gòu)建，為分布式量子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供重大支撐作用，為量子信息處理等領(lǐng)域提供高性能的物理平臺(tái)。（集邦化合物半導(dǎo)體整理）
更多SiC和GaN的市場(chǎng)資訊，請(qǐng)關(guān)注微信公眾賬號(hào)：集邦化合物半導(dǎo)體。