德國卡爾斯魯厄理工學院一個研究團隊開發了僅有一個原子組成的量子晶體管，而且能夠在室溫下運行。這項成果已被刊登在《先進材料》雜志上。

這一研究開啟了計算能力和效率的新篇章?？刂齐娮有盘杺鬏數木w管是現代電子產品的基礎。在逾半個世紀以來，晶體管尺寸和能耗的穩步降低，一直是推動計算能力增長的基本動力。

新型晶體管依靠移動一個銀原子開啟或關閉電路。材料科學新聞網站Nanowerk稱這種晶體管是世界上最小的晶體管。更重要的是，新型晶體管被描述為“量子開關”，這意味著它可以比目前的晶體管攜帶更復雜的信息。

德國研究團隊最值得關注的聲明是，新型晶體管可以在室溫下運行，目前大多數量子計算機只能在超低溫環境下運行，提高了運行成本和維護難度。

數字化對能源有巨大需求，在工業化國家中，信息技術目前用電量占整個工業用電量的10%以上，無論是計算機處理中心、個人電腦，還是從洗衣機到智能手機的各種嵌入式應用系統。

目前一個幾歐元的USB存儲器就含有上億個晶體管。卡爾斯魯厄理工學院開發的單原子晶體管未來可顯著提高信息技術的能源效率，希梅爾教授稱，“有了這個量子電子元件，能耗將低于傳統硅技術電子元件一萬倍”。希梅爾教授是卡爾斯魯厄理工學院單原子電子與光子研究中心主任，被譽為單原子電子學先驅。

在《先進材料》雜志上刊登的論文里，研究人員介紹了如何在只有單一金屬原子寬度的縫隙間建立兩個微小金屬觸點，實現目前晶體管所能達到的最小極限。希梅爾教授稱，“我們在此縫隙通過電控脈沖移動單個銀原子，完成電路閉合；當我們再將銀原子移出縫隙，電路被切斷”，由此實現世界上最小晶體管在接通電源情況下單個原子的受控可逆運動。

與傳統量子電子元件不同，單原子晶體管不需要在接近絕對零度的低溫條件工作，它可以一直在室溫下工作，這是未來應用的一個決定性優勢。

為開發單原子晶體管，卡爾斯魯厄理工學院研究人員還開發了一套全新的工藝，單原子晶體管完全由金屬構成，不含半導體材料。其結果是所需電壓極低，因此能耗也極低。

研究人員之前制作單原子晶體管需要依靠液體電解質，現在希梅爾教授及其團隊首次應用固體電解質的工作原理，通過水溶性銀電解質凝膠與熱解法二氧化硅凝膠電解質結合，從而改善了安全性，更便于單原子晶體管的處理。

據研究人員稱，他們的研究可能對計算技術的未來產生重大影響，尤其是在能源使用效率方面。研究團隊負責人、單原子電子和光子學中心聯合主任托馬斯.舒梅爾(Thomas Schimmel)說，新型晶體管的能耗僅相當于當前硅技術的“萬分之一”。

與量子計算領域的大多數研究一樣，這一新技術要應用在實用計算機中尚需要數年時間。新型晶體管使用金屬而非半導體材料，意味著它不能方便地整合在傳統計算架構中。