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在一項具有開創(chuàng)性意義的國際合作研究中，美國亞利桑那大學研究團隊展示了一種利用持續(xù)時間不到萬億分之一秒的超快光脈沖來操縱石墨烯中電子的方法。通過量子隧穿效應，他們記錄到了電子幾乎瞬間繞過物理屏障的現(xiàn)象，在引入市售晶體管后，成功制造出首個速度達到拍赫茲的光電晶體管。這一成果將重新定義計算機處理能力的極限，意味著超高速計算機技術的重大飛躍。該研究成果發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上。
這種新技術有望使計算機以比當前頂級處理器快100萬倍的速度運行，可極大地推動計算方式的革命。隨著人工智能等軟件技術迅速發(fā)展，硬件的進步顯得尤為重要。基于這項發(fā)現(xiàn)，科學家可以開發(fā)出與軟件技術革新相匹配的新一代硬件。這將顯著促進太空探索、化學研究、醫(yī)療保健等多個領域的進步。
最初，該研究專注于石墨烯改性樣品的電導率。石墨烯是一種由單層碳原子構成的材料。當激光照射到石墨烯上時，會激發(fā)其中的電子并形成電流。由于石墨烯具有對稱的原子結構，這些電流往往會相互抵消，致使檢測不到凈電流。但研究團隊意外地發(fā)現(xiàn)，通過修改石墨烯樣品，他們能夠捕捉到電子幾乎瞬間穿過石墨烯的過程——這就是所謂的“隧穿”現(xiàn)象。
為了制造這種世界上最快的拍赫茲量子晶體管，研究團隊使用了市售石墨烯光電晶體管，并在其基礎上引入了一層特殊的硅層。通過以638阿秒（1阿秒等于百億億分之一秒）的速率開關的激光，他們成功實現(xiàn)了這一創(chuàng)舉。
晶體管作為現(xiàn)代電子學的核心組件，控制著兩點之間的電流，是電子設備的基礎。這種新型晶體管能夠在日常環(huán)境條件下工作，為未來的商業(yè)化應用和電子產品研發(fā)開辟了新的可能性。
這一成就不僅展示了未來計算機處理速度的巨大潛力，也為信息技術的發(fā)展帶來了新的希望。（記者 張夢然）
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