我国科学家领衔的一项重要成果突破世界纪录——基于高硬度的单晶碳化硅薄膜，研制出的光声量子存储器，以4035秒的信息存储时长刷新世界纪录。该研究成果已发表于国际学术期刊《自然-通讯》。

为什么要在薄膜上“存储光”？“光的存储一直是世界难题。”该研究第一作者、北京量子信息科学研究院副研究员刘玉龙说，一直运动的光子停不下来，想要捕捉都很困难，想要存储则难度更大。而声音信号慢得多，更易存储，因此科学家决心寻找一种介质，让光子信号转化为声音信号，于是就找到了声音的存储介质——薄膜。

“光子好比一个个小球，它们动起来撞击到薄膜上，光的波幅、频率等信息就转化为声音信号。我们把声音信号存在薄膜上，就实现了光的存储。”北京量子信息科学研究院研究员李铁夫说。

为了“留住光”，各国科学家曾尝试过用金属铝、氮化硅等不同材料薄膜来做存储介质，但受限于材料内部损耗等原因，薄膜振动时长很短，意味着信息能够被存储的时长也很短，一般不超过1秒。

这一次，我国科学家创造性地将内部结构更加规整的晶体薄膜——单晶碳化硅薄膜，应用到光的存储中来，它的频率稳定性更好、内部损耗更少，存储信息时长更长。

尝试过金刚石、氮化镓等晶体薄膜之后，研究团队最终选中了单晶碳化硅薄膜，通过实验验证了这一材料的优越性，并实现了4035秒的信息存储。

值得一提的是，经实验，这种薄膜的优异性能在极低温条件下也能实现，为这一器件在超导、拓扑、半导体量子点等需极低温条件的量子计算机中的应用奠定基础。

“目前全球所有量子芯片只有计算能力，没有长时间信息存储能力。信息无法存入‘硬盘’，人们就无法在需要使用信息时便捷地调用。”李铁夫说，因此量子信息的长时间存储意义重大。

未来，研究团队还将进一步提升器件的存储时长、信息密度、与其他量子器件的兼容性，为量子计算等提供高性能物理平台，为量子信息网络构建提供坚实支撑。

来源｜新华社