北京量子信息科学研究院与多家单位合作，基于高硬度的单晶碳化硅薄膜材料，成功研制出多模态长寿命的光声量子存储器，在模式稳定性以及信息存储时长等关键性能上刷新了国际纪录。日前，相关研究成果在《自然-通讯》上发表。

光声接口器件是量子信息处理、量子计算和量子通信等领域的关键技术，在这些领域中，高品质因子（Q因子）机械振子扮演着至关重要的角色，其性能的优劣直接影响到量子信息的存储、传输和处理效率，但传统材料和结构的机械振子在Q因子和频率稳定性等方面存在一定的局限性。

研究团队另辟蹊径，在3C-SiC（立方碳化硅）薄膜晶体中发现了机械振动模式简并破缺现象，不仅保留了高Q因子的特性，还为微波光声接口系统的精确控制提供了更多选择。为了验证3C-SiC膜晶体的性能，他们还设计并搭建了一套精巧的实验装置，通过精确控制外部驱动功率和探测信号的频率，实时监测机械振子的动态行为和关键参数。

应力主导下方膜的模态形状和有效机械电容

实验结果显示，单晶碳化硅薄膜所提供的声学模式具备极高的频率稳定性，为构建多模态光声存储器件开辟新篇章。它的优异性能指标为量子信息处理中的长寿命存储和低噪声操作提供了坚实的基础，其中，科研团队测得的群延迟时间刷新了世界纪录，达到4035秒，这一成果在微波电机械系统中尚属首次。此外，实验在振子的稳定性、声子的相干存储时间等关键指标上，也创下多个世界纪录。

科研团队表示，该项研究中，长时间高稳定的机械振动为固态量子信息存储带来了新的可能性，同时为高精度传感器和异构网络的构建带来了新的机遇。后续，团队将进一步推动多通道高性能“微波-光”量子相干接口核心仪器的构建，为分布式量子网络构建提供重大支撑作用，为量子信息处理等领域提供高性能的物理平台。