文章来源：阿里数字人才科创中心发布时间：2026-07-20 05:26:09浏览量：38次

只用1个电子就能存1比特信息，关机后数据永不丢失

存储芯片，是算力的底层基石。

在AI时代，算力需求呈指数级增长，但存储芯片所带来的数据交互延时与功耗问题，却成为制约算力提升的根本瓶颈。破解算力困局，呼唤存储技术的颠覆性突破。

复旦大学周鹏-刘春森团队在《科学》（Science）杂志发表重磅成果——发明“量子闪存”（Quantum Flash）技术，研制出全球最大非易失量子存储窗口的器件，开创单电子量子存储理论体系。

“一电子、一比特”：登顶存储密度的物理极限

电子是不可分割的基本粒子。理论上，“一电子、一比特”是存储密度的物理极限。

但单电子的量子效应极难稳定捕捉。如果把存储器件比作一个“蓄水池”，电子就是池中的“一滴水”。上世纪末，科学家试图观测单电子存储时，就像试图感知“一滴水”在巨大水库中的波动——单个电子仅贡献了数十毫伏的电压变化，状态在不到5秒内消失。这场昙花一现的实验，一度让全球科学界对单电子存储不抱希望。

而今天最先进的动态随机存储器（DRAM），存储1比特信息需要消耗约20万个电子。存一个0或1需要20万个电子，既费电，又占地方，速度还容易“卡”。

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。他们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。

实验显示：仅需注入单个电子，存储窗口便可达0.5伏特，数据在室温（27℃）下依然保持稳定。相较1997年《科学》报道的55mV且仅能维持5秒的硅基单电子存储，这项研究将室温下的单电子量子态信号放大了近一个数量级，并具备了真正的非易失性。

更令人震撼的是：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。例如，2025年斩获诺贝尔物理学奖的“电路中宏观量子隧穿与能级量子化”研究，其关键实验是在接近绝对零度的极低温（约-272℃）下完成的。而复旦团队在27℃室温下就做到了。

“量子剪刀”：前所未有的反常量子存储行为

团队不仅实现了量子存储窗口的跨越，更独创性地提出了 “态密度剪刀”理论。通过构筑双狄拉克结构，他们在微观世界中引入了无法容纳电子的“零态密度”区间。

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。

《科学》期刊评价：该成果引入全新理论机制，让量子态工程化操控成为现实，在存储物理与纳米器件领域具备广阔前景与重大影响力。

这一突破并非偶然。它是周鹏-刘春森团队八年磨一剑的积累。

2025年4月，团队在《自然》（Nature）期刊提出 “破晓（PoX）”器件，实现了世界最快400皮秒超高速非易失存储，解决了自1967年浮栅晶体管发明后高速与非易失无法兼得的基础性难题。

半年后，团队将“破晓”与成熟硅基CMOS工艺深度融合，研发出 “长缨（CY-01）”混合架构全功能闪存芯片，被《自然》评价为 “原创性突破” ，入选2025年度“中国科学十大进展” 。

“破晓”是黎明初现，“长缨”是执剑在手。当人类最快的电子存储速度被“破晓”开启后，团队将目光投向了存储密度的理论极限——单电子存储。

如今，团队携“破晓”之势，挽“长缨”在手，将量子闪存技术 “归壹” 。

这款名为“归壹”的量子闪存器件，达到了“一电子、一比特”电荷信息存储的最高峰。它能从底层降低算力功耗，是真正能满足人工通用智能（AGI）需求的新一代存储核心。

未来，人们的手机或笔记本电脑在存储环节的耗电会大幅减少，存储所占空间会大幅压缩。新技术成熟后，更强的AI可以直接存储在终端中，即使不联网也能流畅使用。

更重要的是，这一成果开创了单电子量子存储的全新理论体系，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。

从“破晓”到“长缨”再到“归壹”——这是中国科学家在存储领域从追赶到引领的完整叙事。当存储密度触达物理极限，当量子态在室温下被工程化操控，我们或许正在见证存储技术下一个六十年的开端。

参考资料：中国新闻网、新民晚报、科技日报、新华社、光明日报等