美国团队开发出世界上最快的量子开关，将 AI 性能提升 100 万倍

现代处理器的速度早已达到天花板。虽然 AI 和超级计算等领域的软件发展迅速，但硬件却难以跟上步伐。

传统的硅基晶体管只能如此快速地开关，这受到它们所依赖的物理材料和电阻的限制。但新的突破可能会通过放弃电子而使用光来完全改变这种情况。

在向超快计算迈进的重大飞跃中，来自亚利桑那大学的一组研究人员和国际合作者利用石墨烯开发了一种光功率晶体管。

他们的实验表明，可以使用持续时间仅为阿秒（1 quintillion 秒）的激光脉冲来控制材料中的电子。

结果：处理速度在 PB 赫兹范围内，比今天的芯片快一百万倍以上。

以万亿分之一秒的速度进行量子隧穿

该研究展示了激光如何与改性石墨烯相互作用以产生近乎即时的电子运动。

通过利用一种称为隧穿的量子现象，研究人员观察到电子毫不延迟地绕过物理屏障。

石墨烯的对称原子结构通常会抵消这些电流。但是，当该团队引入特殊的硅层并用精确定时的激光撞击材料时，单个电子会穿过并可以实时跟踪。

物理学和光学科学副教授穆罕默德·哈桑（Mohammed Hassan）表示，这种出乎意料的结果使科学令人兴奋。

“走进实验室，你总是会预料到会发生什么——但科学的真正美妙之处在于发生的小事，它们会引导你进行更多的研究，”他说。“一旦我们意识到我们已经实现了这种隧道效应，我们就必须了解更多信息。”

世界上最快的量子晶体管

为了捕捉和控制这种效应，该团队使用了市售的石墨烯光电晶体管，他们通过添加硅层对其进行了修改。以 638 阿秒的速率进行激光开关，使晶体管能够以 PB 赫兹的速度运行，使其成为有史以来最快的晶体管。

晶体管充当电子开关或放大器。它是所有数字电子产品的支柱。这个由光而不是电压驱动的新版本开辟了一个全新的领域。

Hassan 称其为“世界上最快的 petahertz 量子晶体管”。

他强调了硬件赶上软件的重要性：“我们在人工智能软件等技术的发展方面经历了巨大的飞跃，但硬件的发展速度并没有那么快。但是，通过依靠量子计算机的发现，我们可以开发出与当前信息技术软件革命相匹配的硬件。

商业化之路已经在进行中

与许多仅限实验室的实验不同，该晶体管在正常的房间条件下工作。这大大提高了它被集成到商业电子产品中的机会。Hassan 和他的同事正在与 Tech Launch Arizona 合作，为这项技术申请专利和商业化。

“我希望我们能与行业合作伙伴合作，在微芯片上实现这种 petahertz 速度的晶体管，”Hassan 说。“亚利桑那大学已经以世界上最快的电子显微镜而闻名，我们也希望以第一台拍赫兹速度晶体管而闻名。”