单电子量子闪存技术攻克瓶颈
电子在理论上是构筑最小数据单元的终极载体，单电子存储也因此被视为信息存储的极限形态。然而，由于其深涉基本粒子的量子行为，长期以来被科学界视为“理论上可行、实验中无法观测”的空中楼阁，其实际应用更是曾被认为遥不可及。
近日，复旦大学周鹏-刘春森团队从量子力学基本原理出发，重新审视单个电子操控的边界，发明了“量子闪存”技术，相关成果于17日发表。
当电子被限制在极小空间内，其能量不确定性显著增强，从而放大量子效应的可观测性。根据这一物理特性，团队巧妙利用二维半导体原子级厚度的天然“囚禁”优势，独创性地提出了自对准平面裁剪方案，成功构建出共面的漏极-沟道-源极“归壹”结构。团队首次在室温（27℃）环境下清晰观测到了单电子的非易失性存储行为。这种宏观可观测的量子化行为在科学界一直被默认只能在极低温环境下出现。更重要的是，团队成功打造出具有全球最大非易失量子存储窗口的器件——仅需注入单个电子，存储窗口便可达0.5伏特，跨过了商业化应用的门槛，并达到了“一电子、一比特”电荷信息存储的最高顶峰——这是能真正满足人工通用智能需求的存储器。
团队不但实现了在量子存储窗口上的跨越，而且独创性地提出“态密度剪刀”理论。由此，团队在世界上首次揭示了一种前所未见的反常量子存储行为：在能量空间中用一把无形的“量子剪刀”将特定的量子态精准“裁剪”使其凭空消失。这一成果不仅开创了单电子量子存储的全新理论体系，更为量子存储走向工程应用拼上了至关重要的一块理论版图。
2025年4月，周鹏-刘春森团队研制出“破晓（PoX）”闪存器件，解决了自1967年浮栅晶体管发明后闪存高速与非易失无法兼得的基础性难题。半年后，团队研发出“长缨（CY-01）”混合架构全功能闪存芯片，入选2025年度“中国科学十大进展”。如今，团队携“破晓”之势，挽“长缨”在手，实现单电子量子闪存技术，并通过复旦大学科创生态迈步走上工程化道路。（记者颜维琦 光明网记者华亭）