近日, 北京量子信息科学研究院与多家单位合作，基于高硬度的单晶碳化硅薄膜材料，成功研制出多模态长寿命的光声量子存储器。存储器在模式稳定性以及信息存储时长等关键性能上刷新了国际纪录。日前，相关成果已在线发表于国际知名期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上。
据悉，光声接口器件作为量子信息处理的关键技术，一直以来都备受科研人员的关注。高品质因子（Q因子）机械振子扮演着至关重要的角色，其性能的优劣直接影响到量子信息的存储、传输和处理效率。然而，传统材料和结构的机械振子在Q因子和频率稳定性等方面存在一定的局限性，难以满足日益增长的量子技术需求。3C-SiC作为一种具有优异性能的半导体材料，以其高热导率和高应力特性，为高Q因子机械振子的研发提供了新的可能。研究团队在3C-SiC薄膜晶体中发现了机械振动模式简并破缺现象，不仅保留了高Q因子的特性，还展现出独特的模式形状，为微波光声接口系统的精确控制提供了更多选择。
实验结果显示，单晶碳化硅薄膜所提供的声学模式具备极高的频率稳定性，为构建多模态光声存储器件开辟新篇章。它的优异性能指标为量子信息处理中的长寿命存储和低噪声操作提供了坚实的基础。其中，研究人员还实现了4035秒，超过长达一小时的群延迟时间，这一成果在微波电机械系统中尚属首次。此外，该项工作在振子的稳定性、慢光群延时以及声子的相干存储时间等关键指标方面创造了多个世界纪录。
这种长时间高稳定的机械振动为固态量子信息存储带来了新的可能性，同时为高精度传感器和异构网络的构建带来了新的机遇。后续，研究团队将进一步推动多通道高性能“微波-光”量子相干接口核心仪器的构建，为分布式量子网络构建提供重大支撑作用，为量子信息处理等领域提供高性能的物理平台。
（总台记者 王胜东 康骏驰）
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