亞利桑那州圖森市，2025年5月22日，一項足以震撼科技界的研究成果在此誕生。一組來自亞利桑那大學(xué)的研究人員成功展示了一種全新技術(shù)——利用持續(xù)時間不到萬億分之一秒的光脈沖，實現(xiàn)對石墨烯中電子的精準(zhǔn)操縱。借助量子隧穿效應(yīng)，他們見證并記錄下電子幾乎瞬間繞過物理屏障的奇妙現(xiàn)象，這一突破性壯舉，被視作重新定義計算機處理能力潛在極限的關(guān)鍵。

    研究人員興奮地表示，該技術(shù)有望使計算機達(dá)到拍赫茲級別的處理速度，這一速度比現(xiàn)代計算機芯片快1000倍以上。物理學(xué)和光學(xué)科學(xué)副教授MohammedHassan難掩激動，他指出：“以如此驚人的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，必將徹底顛覆我們現(xiàn)有的計算模式。”從實驗室的初步成果到未來的實際應(yīng)用，這項技術(shù)蘊含著無限可能。

    在展示現(xiàn)場，Hassan與光學(xué)與物理學(xué)研究生穆罕默德?森納里手持用來開發(fā)拍赫茲速度晶體管的商用晶體管，向眾人講述著這項技術(shù)背后的故事。Hassan感慨道：“如今，人工智能軟件等技術(shù)飛速發(fā)展，實現(xiàn)了巨大跨越，但硬件發(fā)展卻明顯滯后。不過，依托量子計算機領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)，我們有信心開發(fā)出與當(dāng)下信息技術(shù)軟件革命相匹配的硬件設(shè)備。”這番話語，道出了科研團(tuán)隊的初心與決心。

    追溯這項研究的起源，團(tuán)隊最初聚焦于石墨烯改性樣品的電導(dǎo)率研究。石墨烯，這種由單層碳原子組成的神奇材料，在激光照射下，其內(nèi)部電子會被激光能量激發(fā)，從而移動并形成電流。然而，實驗過程中出現(xiàn)了奇特現(xiàn)象：有時這些電流會相互抵消。Hassan解釋道，這是由于激光能量波的上下波動，在石墨烯兩側(cè)產(chǎn)生了大小相等、方向相反的電流。加之石墨烯對稱的原子結(jié)構(gòu)，使得這些電流互為鏡像，最終相互抵消，導(dǎo)致檢測不到電流。

    一次偶然的嘗試，讓研究迎來了轉(zhuǎn)機。當(dāng)研究人員修改不同的石墨烯樣品時，意外觸發(fā)了電子近乎瞬間的“隧穿”現(xiàn)象。Hassan回憶道：“走進(jìn)實驗室，我們總會對實驗結(jié)果有所預(yù)期，但科學(xué)的魅力恰恰在于那些細(xì)微的意外變化，它們往往能引領(lǐng)我們開啟更深入的探索。”意識到成功實現(xiàn)隧穿效應(yīng)后，團(tuán)隊迅速展開進(jìn)一步研究。

    他們對市售石墨烯光電晶體管進(jìn)行改造，引入特殊硅層，并利用以638阿秒（1阿秒為千萬億分之一秒）速率開關(guān)的激光，成功研制出Hassan口中“世界上最快的拍赫茲量子晶體管”。晶體管作為現(xiàn)代電子學(xué)發(fā)展的基石，在控制電流方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。此次新型晶體管的誕生，無疑是超快計算機技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一座重要里程碑。

    值得一提的是，許多科學(xué)進(jìn)步往往依賴于嚴(yán)苛的實驗條件，如特定的溫度和壓力等。但這項研究中的新型晶體管卻能在環(huán)境條件下穩(wěn)定運行，這一特性為其商業(yè)化及在日常電子產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用打開了大門。目前，Hassan正與TechLaunchArizona緊密合作，該機構(gòu)致力于推動亞利桑那大學(xué)研究成果的商業(yè)化，協(xié)助科研人員為創(chuàng)新技術(shù)申請專利并進(jìn)行推廣。盡管最初的發(fā)明使用了專門的激光，但研究團(tuán)隊并未止步，他們正全力開發(fā)與商用設(shè)備兼容的晶體管，力求讓這項技術(shù)早日走進(jìn)大眾生活。

    這項具有深遠(yuǎn)意義的研究成果已正式發(fā)表在《自然通訊》期刊上，引發(fā)了全球科學(xué)界的廣泛關(guān)注。隨著研究的不斷深入與完善，基于石墨烯量子隧穿技術(shù)的新型計算機硬件，或許將徹底改變我們的數(shù)字生活，在數(shù)據(jù)處理、人工智能、云計算等領(lǐng)域掀起一場新的變革。