de.wedoany.com-Bericht: Am 17. Juli veröffentlichte das Team um Zhou Peng und Liu Chunsen von der Fudan-Universität im Magazin Science die neuesten Ergebnisse: Sie erfanden die „Quantenspeicher“-Technologie, entwickelten ein Bauelement mit dem weltweit größten nichtflüchtigen Quantenspeicherfenster und begründeten das theoretische System des Einzelelektronen-Quantenspeichers. Diese Errungenschaft schließt eine entscheidende theoretische Lücke für die praktische Anwendung des Quantenspeichers.
Speicherchips als grundlegende Bausteine der Rechenleistung: Ihre Datenübertragungsverzögerung und ihr Stromverbrauch sind die grundlegenden Engpässe, die die Steigerung der Rechenleistung behindern. Elektronen sind unteilbare fundamentale Teilchen; theoretisch ist „ein Elektron, ein Bit“ die physikalische Grenze der Speicherdichte. Der Einzelelektronen-Quanteneffekt ist jedoch extrem schwer stabil einzufangen und galt lange Zeit als rein theoretisch. Ende des letzten Jahrhunderts versuchten Wissenschaftler, die Einzelelektronenspeicherung zu beobachten, doch die Ergebnisse zeigten, dass ein einzelnes Elektron nur eine Spannungsänderung von einigen Dutzend Millivolt beitrug und der Zustand in weniger als 5 Sekunden verschwand. Der derzeit vorherrschende dynamische Direktzugriffsspeicher benötigt etwa 200.000 Elektronen, um 1 Bit Information zu speichern.
Das Team hatte zuvor bereits ein ultraschnelles „Tagesanbruch“-Bauelement mit 400 Pikosekunden und einen Flash-Speicherchip mit der „Langschwert“-Hybridarchitektur entwickelt; die entsprechenden Ergebnisse wurden in die Top Ten der chinesischen wissenschaftlichen Fortschritte des Jahres 2025 aufgenommen. Dieses Mal nutzte das Team auf der Grundlage grundlegender Prinzipien der Quantenmechanik die Vorteile der atomdicken Elektronenbindung von zweidimensionalen Halbleitern und entwarf eine koplanare „Guiyi“-Struktur (Drain-Kanal-Source). Erstmals wurde bei Raumtemperatur von 27 °C ein stabiler Einzelelektronen-Speichervorgang beobachtet, wodurch der technische Engpass überwunden wurde, dass der Einzelelektronenzustand in ähnlichen Experimenten bei Raumtemperatur nicht stabil gehalten und das Quantenverhalten nicht klar beobachtet werden konnte. Dieses Quantenspeicherbauelement namens „Guiyi“ erzeugt bereits durch die Injektion eines einzelnen Elektrons ein Speicherfenster von 0,5 Volt, erfüllt die Standards für die kommerzielle Umsetzung und erreicht den theoretischen Höhepunkt der Ladungsspeicherung von „ein Elektron, ein Bit“. Dieses Bauelement kann den Stromverbrauch der Rechenleistung auf grundlegender Ebene senken und ist ein neuer Speicherkern, der für die Entwicklung der allgemeinen künstlichen Intelligenz geeignet ist.
Auf dieser Grundlage schlug das Team innovativ die Theorie der „Zustandsdichte-Schere“ vor und enthüllte erstmals ein bisher unbekanntes anomales Quantenspeicherverhalten: In einem Energie-Raum werden bestimmte Quantenzustände präzise „zugeschnitten“, sodass sie scheinbar aus dem Nichts verschwinden. Das Magazin Science bewertete, dass diese Errungenschaft einen völlig neuen theoretischen Mechanismus einführt, der die technische Manipulation von Quantenzuständen Realität werden lässt und im Bereich der Speicherphysik und Nanobauelemente ein breites Anwendungsspektrum und große Bedeutung hat.
