北京量子研究院刷新国际纪录 提升量子信息存储性能
时间：2025-03-07 17:20
小编：小世评选
近日，北京量子信息科学研究院宣布与多家科研单位联合开展的研究取得了重大突破，成功基于高硬度的单晶碳化硅薄膜材料刷新了国际纪录，显著提升了量子信息存储的性能。该研究成果已在国际著名学术期刊《自然-通讯》上发表，引起了科学界的广泛关注。
量子信息技术是现代信息科学的前沿领域，被认为是继传统计算机技术之后的新一代计算技术。其核心在于利用量子力学的原理实现信息的高效存储、处理和传输。在这一过程中，光声接口器件作为量子信息处理、量子计算和量子通信等领域的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整个系统的效率。其中，高品质因子（Q因子）机械振子的表现尤为关键，因为它决定了量子信息的存储和传输质量。
传统上，许多量子信息系统采用的材料和结构在Q因子和频率稳定性等方面存在明显局限，这使得提升量子信息存储性能变得困难。在这项创新研究中，研究团队采用了3C-SiC（立方碳化硅）薄膜晶体，并发现在该材料中存在机械振动模式简并破缺现象。这种发现让研究者转危为安，不仅保持了高Q因子的特性，还为微波光声接口系统的精确控制提供了更为丰富的选择。
为了验证3C-SiC薄膜晶体的优越性能，研究团队设计并搭建了一套高精度实验装置。该装置通过精细调节外部驱动功率和探测信号的频率，实现了对机械振子的动态行为及其关键参数的实时监测。实验结果显示，这种单晶碳化硅薄膜提供的声学模式具备卓越的频率稳定性。经过一系列严格的测试，应用该薄膜的多模态光声存储器件在信息存储时长上刷新了世界纪录。同时，实验还在振子稳定性、声子相干存储时间等多个关键性能指标方面创下了新的国际纪录。
研究团队表示，这项研究不仅为固态量子信息的长时间高稳定存储开辟了新的可能性，亦为构建高精度传感器和异构网络提供了全新的机遇。相关研究的推广和应用或将在多个领域产生深远影响，可以预见，量子计算所带来的革命性变化将改变传统计算方式，推动信息科技的未来发展。
后续，研究团队计划进一步推动多通道高性能“微波-光”量子相干接口核心仪器的构建。这一核心仪器的开发，将对分布式量子网络的构建发挥重要的支撑作用，而这正是实现更复杂，可以提供多功能量子服务的基础。通过实现更高效的量子信息存储和处理，这项研究的成果将为量子技术的广泛应用提供基础设施。
从技术层面来看，量子技术所面临的一个重要挑战是如何在实际应用中实现更高的可靠性和稳定性。过去的研究表明，温度、噪声等外部环境因素都会对量子态的保持造成影响，因此选择合适的材料，以及优化操作条件是关键所在。此次研究中，采用的高硬度的单晶碳化硅薄膜材料正是解决这一问题的有效手段，其优异的机械和声学特性为量子技术的推向应用奠定了良好的基础。
北京量子信息科学研究院与合作单位在量子信息存储性能提升方面取得的重大进展，标志着中国在国际量子研究领域的地位不断上升。通过不断追求技术创新与突破，科研团队的努力不仅为学术界提供了新的视角，更为实际应用打开了更加广阔的前景。未来，随着量子技术的不断成熟，我们有理由相信，它将在医疗、通信、人工智能等多个领域引领新的科技革命，从而改变我们的生活方式与社会结构。
