一、从手机发烫说起
每次刷短视频,手机背面都会微微发热。这热量来自电子在芯片里狂奔时撞出的“火花”。可如果有一种粒子,几乎不发光、不散热,还能稳稳地携带信息,芯片是不是就能冷静又高效?这种粒子就是黑暗激子,过去没人能直接看见它。

二、黑暗激子是什么
把一块只有三个原子厚的二硫化钨薄片放在显微镜下,用激光轻轻点一下,电子会被踢到高能带,留下一个带正电的空位,叫空穴。电子和空穴互相吸引,抱成一团,这就是激子。
大多数激子像萤火虫,眨眼就发光,叫“亮激子”。可如果电子和空穴的“自旋”或“动量”对不上号,它们就被禁止发光,成了黑暗激子。它们寿命更长,也不容易被环境干扰,天生适合做量子比特。

三、冲绳岛上的“超高速相机”
冲绳科学技术大学院有一台TR-ARPES设备,能发出极紫外闪光,每束光只持续几飞秒。团队把激光对准薄片,先造出一批亮激子,再用极紫外闪光给电子拍照。
照片连拍后,他们发现:
1皮秒后,亮激子被晶格振动踢到另一个动量谷,变成动量黑暗激子;
再过几纳秒,电子自旋翻转,变成自旋黑暗激子,依旧牢牢记住最初的谷信息。


四、valleytronics的下一步
谷电子学想利用电子的“谷”来存0和1,就像用左右口袋区分硬币。黑暗激子能把硬币锁在口袋里更久,却没人看得见。如今冲绳团队把口袋里的硬币拍了下来,下一步只要再学会读取,就能用黑暗激子做超稳量子存储。
如果黑暗激子真能做成室温量子芯片,你最想让它先解决哪件日常烦恼?快在评论区聊聊,说不定下一个点子就被实验室采纳。
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