Время — это фундаментальная физическая величина, описывающая последовательность событий и меру их длительности. В научной картине мира время рассматривается не как абстрактная категория, а как измеримый параметр, связывающий процессы и определяющий порядок их развития. В классической механике время протекает равномерно и независимо от наблюдателя, однако теория относительности существенно расширила эти представления: скорость движения и гравитация способны изменять течение времени, что подтверждено экспериментально.
") считалась практически недостижимой: они создали запоминающее устройство, способное хранить один бит информации с помощью всего одного электрона. Работа опубликована в журнале Science и уже привлекла внимание специалистов в области наноэлектроники и квантовых технологий. Если разработку удастся довести до промышленного применения, она может привести к появлению нового поколения сверхкомпактных, энергоэффективных и высокопроизводительных электронных устройств. На первый взгляд один электрон кажется слишком маленьким объектом, чтобы надежно хранить [информацию](https://hanga.su/glossary/information "Информация – основа познания, связующая науку, технологии и общество. Она представлена в виде данных, сигналов, знаний и сообщений, передающихся от источника к получателю с помощью различных носителей. В природе информация кодируется ДНК, в технологиях – цифровыми системами, а в культуре – языками и символами.
"). Однако именно к этому давно стремятся инженеры. Чем меньше электронов требуется для записи данных, тем меньше [энергии](https://hanga.su/glossary/energy "Энергия — одно из ключевых понятий физики и фундаментальная характеристика материи. Она выражает способность системы совершать работу, создавать движение или вызывать изменения в окружающем мире. Энергия существует в различных формах — механической, тепловой, электрической, химической, ядерной и других — и может переходить из одной формы в другую, но никогда не исчезает, что отражает закон сохранения энергии.
") расходует устройство и тем больше информации можно разместить на одном кристалле. Теоретически принцип работы довольно прост. Добавление одного электрона должно переводить память в состояние «1», а его удаление — возвращать в состояние «». На практике все оказывается значительно сложнее. Электрические взаимодействия внутри микроскопических структур создают так называемую паразитную емкость, которая буквально размывает сигнал отдельного электрона. В результате устройство уже не способно надежно определить, находится ли электрон в области памяти. Подобные разработки предпринимались и раньше, однако они сталкивались с серьезными ограничениями. В некоторых экспериментах исследователям удавалось зарегистрировать одиночный электрон даже при комнатной температуре, но [информация](https://hanga.su/glossary/information "Информация – основа познания, связующая науку, технологии и общество. Она представлена в виде данных, сигналов, знаний и сообщений, передающихся от источника к получателю с помощью различных носителей. В природе информация кодируется ДНК, в технологиях – цифровыми системами, а в культуре – языками и символами.
") сохранялась всего несколько секунд. Для создания полноценной памяти этого явно недостаточно. Китайские ученые предложили совершенно новый подход. Они разработали сверхтонкий транзистор на основе графена — материала, состоящего всего из одного слоя атомов углерода. Благодаря необычной конструкции удалось значительно уменьшить паразитную емкость, которая раньше мешала стабильной работе одноэлектронной памяти. Особенность новой архитектуры заключается в использовании атомарно тонких материалов и специальных краевых контактов, позволяющих максимально изолировать область хранения информации от нежелательных электрических воздействий. Именно это стало ключом к успешной работе устройства. Во время испытаний исследователи наблюдали четкий электрический сигнал каждый раз, когда к области памяти добавлялся или удалялся всего один электрон. Изменение порогового напряжения достигало примерно 0,5 вольта — достаточно большой величины, чтобы надежно различать состояния даже при комнатной температуре. Не менее впечатляющими оказались результаты проверки долговременной стабильности. Экспериментально устройство сохраняло записанное состояние более 5000 секунд. Дополнительное математическое моделирование показало, что при оптимизации конструкции информация потенциально может храниться до десяти лет. Пока этот показатель остается теоретическим прогнозом, который еще предстоит подтвердить экспериментально. Еще одной интересной особенностью новой разработки стал необычный механизм управления квантовыми состояниями. Авторы назвали его «ножницами плотности состояний». Если упростить описание, система позволяет выборочно исключать определенные энергетические состояния, тем самым очень точно управляя поведением отдельных электронов. Во второй экспериментальной версии устройства ученые специально продемонстрировали эффект пропуска одного из ожидаемых состояний памяти. Пока подобный режим удалось реализовать только при температуре около 10 кельвинов, то есть значительно ниже комнатной. Тем не менее сам факт успешной демонстрации показывает, что инженеры получают инструменты для управления отдельными квантовыми состояниями с беспрецедентной точностью. Подобные исследования важны далеко не только для создания новых носителей информации. Возможность контролировать отдельные электроны открывает перспективы для развития [квантовой](https://hanga.su/glossary/quant "Слово «квантовый» происходит от латинского слова *quantum*, означающего «сколько» или «определённая порция». В научном контексте термин «квантовый» используется для описания явлений, происходящих на уровне атомов и элементарных частиц, где классическая физика перестаёт быть применимой. Квантовый мир подчиняется законам квантовой механики — фундаментальной теории, объясняющей поведение материи и энергии в малых масштабах.
") электроники, сверхминиатюрных вычислительных устройств и новых архитектур квантовых компьютеров. В будущем такие технологии могут использоваться в системах искусственного [интеллекта](https://hanga.su/glossary/intelligence "Интеллект — это совокупность познавательных способностей, позволяющих человеку или другой интеллектуальной системе воспринимать информацию, анализировать её, делать выводы, решать задачи, обучаться на опыте и адаптироваться к новым условиям. В современной науке интеллект рассматривается как сложное свойство, включающее память, внимание, мышление, способность к обучению, логическое рассуждение, планирование и принятие решений.
"), мобильной электронике, дата-центрах и научных вычислениях. Кроме того, уменьшение числа электронов, необходимых для хранения данных, позволяет существенно снизить энергопотребление памяти. Сегодня центры обработки данных расходуют огромные объемы электроэнергии, поэтому даже небольшое повышение эффективности каждого элемента памяти способно привести к значительной экономии в мировом масштабе. Однако до появления подобных микросхем в серийной электронике еще далеко. Исследователям предстоит решить сразу несколько сложных задач. Необходимо добиться столь же стабильной работы всех эффектов при комнатной температуре, научиться объединять миллионы подобных элементов в единую микросхему и обеспечить их надежную работу в течение многих лет. Тем не менее специалисты считают нынешнюю работу одним из наиболее важных достижений последних лет в области наноэлектроники. Впервые удалось практически продемонстрировать, что один электрон действительно способен надежно хранить один бит информации в условиях, близких к реальной эксплуатации. По мере развития подобных технологий вычислительные устройства могут стать значительно компактнее, быстрее и экономичнее. Возможно, именно такие разработки станут следующим крупным этапом после традиционных кремниевых микросхем и приблизят появление принципиально новой электроники, работающей практически на фундаментальном физическом пределе. **Ссылка:** «Надежная память на основе одного электрона с управлением квантовыми состояниями» [ DOI: 10.1126/science.aeg6638.](https://dx.doi.org/10.1126/science.aeg6638 "DOI: 10.1126/science.aeg6638") - [ Нанотехнологии ](https://hanga.su/nanotechnology) - [ Инновации ](https://hanga.su/innovations) - [ Физика ](https://hanga.su/physics) - [ Автоматизация ](https://hanga.su/automation) - [ Квантовые технологии ](https://hanga.su/quantum-technologies) - Понравилось: 21 - Похожие материалы: [Интегрированная спин-волновая квантовая память: прорыв в создании масштабируемых квантовых сетей](https://hanga.su/444,2025) | [Квантовая память впервые превзошла классические пределы хранения неизвестных операций](https://hanga.su/1993,2026) | [Квантовая память на звуковых волнах: как акустика приближает реальность квантовых компьютеров](https://hanga.su/1184,2025) | [Квантовые алгоритмы машинного обучения демонстрируют превосходство над суперкомпьютерами: фотонный подход открывает новую эру ИИ](https://hanga.su/947,2025) | [Квантовые вычисления неожиданно помогли искусственному интеллекту улучшить память](https://hanga.su/1973,2026) | [Рамановская квантовая память выходит на новый уровень: эффективность и точность приближаются к идеалу](https://hanga.su/1494,2025) Загрузка следующей статьи...