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　　如果把存储电荷的器件看成一个“水库”
，以往需要把水库蓄满才知道里面是否有水 。但麻烦的是，这个水库同时还在不停地漏水
。现在 ，复旦大学集成电路与微纳电子创新学院周鹏-刘春森团队
，改变“水库 ”结构，用“一滴水”即可“无泄漏
”地感知“水库”的变化。这意味着 ，原来存储一个最简单的信息需要20万个电子，现在1个电子就够了
，能耗随之断崖式下降 。

　　这项被命名为“归壹”的量子闪存器件，摘取了电荷存储领域一座“圣杯 ”——单电子存储
。

　　北京时间7月17日凌晨 ，这一突破性成果发表于国际权威期刊《科学》。

　　【AI聊着聊着就“跑偏 ”了】

　　要理解这项突破的意义
，不妨先了解一下存储芯片的困境 。

　　如今的AI大模型为什么聊着聊着就“跑偏
”了？根本原因在于存储
。当前主流的存储器（DRAM）速度虽快，但有一个致命弱点：断电后数据会丢失 ，记不住上下文。为确保信息不丢失
，每存一个最简单的信息，需要动用20万个电子——相当于一个房间必须挤满20万个人 ，才能确认“有人” 。

　　而闪存（Flash）虽然非易失
，即断电后数据不会消失，但速度太慢。AI每次调用数据都像在仓库里翻找文件 ，快不起来
。

　　那么
，能否同时实现高速
、非易失和极低能耗？科学家把目光投向了信息电荷存储的量子极限——用一个电子存储一比特信息。然而，这条路一度被认为几乎无法走通 。上世纪末 ，美国科学家试图在实验室观测单电子存储时，它仅仅发生了数十毫伏的电压变化
，且在不到5秒的时间就消失了
。这场昙花一现的实验，一度让全球科学界对单电子存储的观测与应用不抱希望。

　　【“我们把椅子搬走了 ”】

　　此次 ，研究团队最大的突破在于
，重新设计了存储结构 。他们利用二维半导体材料原子级的厚度，造了一个小到极致的“房间
”
。当存储单元小到极致 ，量子效应开始显现——哪怕只进来“一个人”（一个电子）
，整个房间的状态都会发生显著变化，从而被清晰地观测到。

　　值得一提的是 ，单个电子进出“房间 ”
，整个房间的电压变化高达0.5伏特——这个信号比过去同类实验强了约十倍，足够在室温的“嘈杂环境”中被识别 ，还能直接对接现有芯片工艺 。

　　室温下做到这一点
，是一大突破
。对单个电子的量子化观测，科学界一直默认只能在极低温环境下实现 ，复旦团队的“归壹
”器件在27℃的室温环境下做到了。

　　团队提出了“态密度剪刀”理论，实现对单电子量子态的工程化操控 。“我们把椅子搬走了
。 ”周鹏开玩笑说。电子想在存储层“安家
”
，需要一个能待的位置，就像一个人要坐下 ，得先有一把椅子 。团队做了一件巧妙的事：利用石墨烯独特的态密度分布
，如同挥动一把“剪刀”，精准搬走房间里的某一把“椅子 ”。电子进入后找不到对应的位置 ，这个电子对应的量子态也就被选择性“裁去
”
。这不仅让单电子存储有了理论支撑
，更让单电子量子态由过去的“偶然看见”，变成了今天的“精准操控 ”。

　　《科学》对此给予高度评价 ，认为这项研究“前景广阔、具有潜在的高影响力
，在存储物理学和纳米器件工程领域备受关注
”，并指出其“引入新理论机制（态密度剪刀） ，使得量子态的工程化操控成为可能” 。

　　【力争3到5年实现商业化】

　　这已不是周鹏-刘春森团队在存储芯片领域的第一次突破
。

　　去年4月
，他们成功研制“破晓 ”闪存器件，擦写速度达到400皮秒 ，比传统闪存的擦写速度快100万倍，是人类迄今掌握的最快半导体电荷存储器件。

　　仅半年后团队再下一城
，研制了原子芯片集成框架“长缨
”，将“破晓”与硅基工艺平台深度融合 ，率先实现全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片 。该成果入选了2025年度“中国科学十大进展 ”
。

　　团队的追问没有停止——电子存储密度的极限又在哪里？“归壹”就是他们的答案。

　　“归壹
”取自“芥子须弥
，大道归一”，有三层含义：电子英文缩写（E）的谐音；一个电子的存储 ，这是信息存储的最小物理极限；存储归于一统
，同时实现高速 、非易失
、低功耗 。

　　对普通人而言，这项技术最直接的影响是：在手机上低功耗运行大模型成为可能 ，AI不会聊着聊着就“失忆 ”
。

　　能耗的断崖式下降
，使得这项技术的成本远低于现有技术。数据传输效率的大幅提升，有望打破数据搬运速度跟不上计算的瓶颈 。这意味着 ，这项技术撬动的将是万亿级市场
。据透露
，团队今年下半年将成立一家公司，力争3到5年实现商业化。

（文章来源：上观新闻）