研究人員手持用來開發拍赫茲電晶體的商用電晶體。圖片來源：美國亞利桑那大學
科技日報北京5月21日電（記者張夢然）在一項具有開創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時間不到萬億分之一秒的超快光脈衝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象，在引入市售電晶體後，成功製造出首個速度達到拍赫茲的光電電晶體。這一成果將重新定義電腦處理能力的極限，意味著超高速電腦技術的重大飛躍。該研究成果發表在最新一期《自然·通訊》上。
這種新技術有望使電腦以比當前頂級處理器快100萬倍的速度運行，可極大地推動計算管道的革命。隨著人工智慧等軟體技術迅速發展，硬體的進步顯得尤為重要。基於這項發現，科學家可以開發出與軟體技術革新相匹配的新一代硬體。這將顯著促進太空探索、化學研究、醫療保健等多個領域的進步。
最初，該研究專注於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資料。當雷射照射到石墨烯上時，會激發其中的電子並形成電流。由於石墨烯具有對稱的原子結構，這些電流往往會相互抵消，致使檢測不到淨電流。但研究團隊意外地發現，通過修改石墨烯樣品，他們能够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”現象。
為了製造這種世界上最快的拍赫茲量子電晶體，研究團隊使用了市售石墨烯光電電晶體，並在其基礎上引入了一層特殊的矽層。通過以638阿秒（1阿秒等於百億億分之一秒）的速率開關的雷射，他們成功實現了這一創舉。
電晶體作為現代電子學的覈心組件，控制著兩點之間的電流，是電子設備的基礎。這種新型電晶體能够在日常環境條件下工作，為未來的商業化應用和電子產品研發開闢了新的可能性。
這一成就不僅展示了未來電腦處理速度的巨大潜力，也為資訊技術的發展帶來了新的希望。
【總編輯圈點】
這是電腦硬體技術的重大突破。該科技一旦成熟並實現工程化，將影響AI、大資料處理、科學類比等對算力高度依賴的領域。例如，在醫療領域，超高速計算可大幅提升基因分析和藥物設計效率；在航太與物理研究中，複雜模型的實时演算將成為可能。它為下一代資訊技術的發展指明了方向，標誌著我們正踏上一條超高速、低能耗、量子增强的計算之路。