量子「奇蹟材料」突破！單維度磁控儲存技術開啟運算新紀元

科學家近期在《自然材料》期刊發表一項突破性研究，成功利用硫化溴化鉻（CrSBr）這種特殊量子材料，透過磁極翻轉特性實現單維度量子資訊儲存。這項技術能大幅降低量子退相干現象，使量子態維持時間顯著延長，為量子運算與感測技術開創全新可能性。

這種被比喻為「千層酥」的層狀材料，原子結構僅有數層厚度，卻能透過四種獨特機制儲存資訊：電荷儲存、光子（光訊號）、磁控（電子自旋）甚至聲子（聲波振動）。研究團隊特別關注其中「激子」的表現——當電子受激發跳出原位後，與留下的電洞形成準粒子耦合狀態。

在132K（-141°C）低溫環境下，材料會呈現層間交替的磁極排列，電子自旋方向高度有序。此時若將材料製成單原子厚度，激子會被限制在單一維度直線運動，大幅減少相互碰撞導致資訊流失的機率。團隊透過持續20飛秒（20×10^-15秒）的紅外雷射脈衝，成功觀測到能量狀態相異的兩種激子變體。

德國雷根斯堡大學實驗物理學教授Rupert Huber指出：「磁序控制成為調節激子行為的全新手段，這可能徹底改寫未來電子資訊技術的發展藍圖。」研究更發現，透過不同軸向的雷射激發，可自由切換激子的單維線性分佈或三維擴充套件狀態，直接影響量子態的維持時間。

密西根大學電機工程系教授Mackillo Kira強調終極目標：「未來量子裝置可能整合四大特性：光子傳輸、電子運算、磁控儲存及聲子調變，實現全頻段資訊處理。」團隊下一步將探究激子與電子自旋磁激發態的轉換機制，這可能發展出跨粒子系統的量子資訊轉換技術。