美國東北大學(xué)與布朗大學(xué)等機構(gòu)科學(xué)家通過精確控制加熱和冷卻，即所謂的“熱淬火”技術(shù)，讓量子材料在導(dǎo)電與絕緣狀態(tài)間精準切換。這項發(fā)表於最新一期《自然·物理學(xué)》的研究，將為現(xiàn)有電子技術(shù)帶來巨大進步，未來採用量子材料的處理器，運行速度有望達到現(xiàn)有硅基芯片的千倍以上。

研究團隊將1T-二硫化鉭（1T-TaS2）這種特殊材料置於特定光照條件下，在接近室溫的環(huán)境中，首次實現(xiàn)了可穩(wěn)定維持數(shù)月的“隱藏金屬態(tài)”。這種材料如同電子世界的“變形金剛”，既能像銅線般導(dǎo)電，又能像橡膠般絕緣，且狀態(tài)轉(zhuǎn)換隻需瞬間完成。

量子材料在金屬導(dǎo)電狀態(tài)和絕緣狀態(tài)之間快速切換，這種效應(yīng)就像晶體管切換電子信號。當(dāng)前處理器的工作頻率在千兆赫級別，而量子材料的應(yīng)用可能直接將這個數(shù)字提升千倍，達到太赫茲級別。

過去科學(xué)家面臨兩大難題：一是材料狀態(tài)轉(zhuǎn)換難以持久，往往只能維持幾毫秒﹔二是需要在接近絕對零度的極端環(huán)境下操作。最新研究不僅將操作溫度提升到實用范圍，更讓材料狀態(tài)可穩(wěn)定保持數(shù)月。

傳統(tǒng)電子設(shè)備需要同時使用導(dǎo)電和絕緣材料，並精確控制兩者界面。最新研究意味著，未來僅需一種材料，通過光照調(diào)控就能實現(xiàn)全部功能。

研究團隊強調(diào)，現(xiàn)有半導(dǎo)體三維堆疊技術(shù)已接近物理極限，為進一步提升信息存儲能力和工作速度，需要全新的范式。量子計算是解決途徑之一，材料創(chuàng)新則是另一種解決途徑，這正是最新研究的真正意義所在。（記者劉霞）

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