研究人员手持用来开发拍赫兹晶体管的商用晶体管。图片来源:美国亚利桑那大学

科技日报北京5月21日电 （记者张梦然）在一项具有开创性意义的国际合作研究中，美国亚利桑那大学研究团队展示了一种利用持续时间不到万亿分之一秒的超快光脉冲来操纵石墨烯中电子的方法。通过量子隧穿效应，他们记录到了电子几乎瞬间绕过物理屏障的现象，在引入市售晶体管后，成功制造出首个速度达到拍赫兹的光电晶体管。这一成果将重新定义计算机处理能力的极限，意味着超高速计算机技术的重大飞跃。该研究成果发表在最新一期《自然·通讯》上。

这种新技术有望使计算机以比当前顶级处理器快100万倍的速度运行，可极大地推动计算方式的革命。随着人工智能等软件技术迅速发展，硬件的进步显得尤为重要。基于这项发现，科学家可以开发出与软件技术革新相匹配的新一代硬件。这将显著促进太空探索、化学研究、医疗保健等多个领域的进步。

最初，该研究专注于石墨烯改性样品的电导率。石墨烯是一种由单层碳原子构成的材料。当激光照射到石墨烯上时，会激发其中的电子并形成电流。由于石墨烯具有对称的原子结构，这些电流往往会相互抵消，致使检测不到净电流。但研究团队意外地发现，通过修改石墨烯样品，他们能够捕捉到电子几乎瞬间穿过石墨烯的过程——这就是所谓的“隧穿”现象。

为了制造这种世界上最快的拍赫兹量子晶体管，研究团队使用了市售石墨烯光电晶体管，并在其基础上引入了一层特殊的硅层。通过以638阿秒（1阿秒等于百亿亿分之一秒）的速率开关的激光，他们成功实现了这一创举。

晶体管作为现代电子学的核心组件，控制着两点之间的电流，是电子设备的基础。这种新型晶体管能够在日常环境条件下工作，为未来的商业化应用和电子产品研发开辟了新的可能性。

这一成就不仅展示了未来计算机处理速度的巨大潜力，也为信息技术的发展带来了新的希望。

【总编辑圈点】

这是计算机硬件技术的重大突破。该技术一旦成熟并实现工程化，将影响AI、大数据处理、科学模拟等对算力高度依赖的领域。例如，在医疗领域，超高速计算可大幅提升基因分析和药物设计效率；在航天与物理研究中，复杂模型的实时演算将成为可能。它为下一代信息技术的发展指明了方向，标志着我们正踏上一条超高速、低能耗、量子增强的计算之路。

来源：科技日报