量子隧道晶体管可能为将来的计算设定了新的基准。

亚利桑那大学研究团队正在领导一场计算革命。如果它成功发展的Pihertz级晶体管，则可能会引入由光子速度而不是电子迁移率驱动的计算新时代。

跨国科学研究团队最近宣布了一个重大突破，预计计算机将在将来比现有顶级处理器快数百万次实现计算机性能。这项研究的突破点由亚利桑那大学领导，由多个机构合作，是使用超快激光脉冲来准确操纵单原子石墨烯中的电子行为。

《自然·通讯》最新的研究论文表明，当持续不到一万亿秒的激光脉冲应用于石墨烯时，电子可以渗透到具有近乎恒定的量子隧道效应的潜在障碍物。尽管长期以来，物理学界已经知道了这一现象，但研究团队首次实现了实时观察和对隧道过程的积极调节，这一成就被视为量子设备研究和开发的关键里程碑。

亚利桑那大学的项目负责人兼物理与光学科学副教授穆罕默德·哈桑（Mohamed Hassan）表示，这项技术有望将处理器的运行频率推向Pihertz Order（10^15 Hz），该技术比目前的计算机芯片快一千倍以上。他认为，这个数量级将完全重建计算技术图，并将强大的动力注入人工智能，深空探索，生物医学和其他领域的突破性进步。

哈桑教授曾经领导世界上最快的电子显微镜的发展，他与亚利桑那大学的研究小组联手，加利福尼亚理工学院的喷气推进实验室和德国慕尼黑大学在激光辐射下研究石墨烯的导电性能。通常，石墨烯的对称结构将取消两侧生成的电流，从而导致零的净电流。

但是，当团队对石墨烯样品进行结构修改时，在实验数据中意外观察到了单电子“隧道”材料，并成功地实时捕获了该过程。这一意外的结果促使对研究进行了深入的探索，并最终设计了哈桑所说的“世界第一个Pihertz Quantum Tunneling晶体管”。

为了实现这一目标，研究人员选择了商业石墨烯光透过的光传递器，通过添加特殊的硅层增强，并通过超快激光脉冲以638个秒为单位（1个位置=10^-18秒）开启和调制它们，从而实现了横向跨度的速度。

他们不仅记录了实时通过屏障的电子的瞬时行为，而且还设计了哈桑所说的“世界上第一个Pihertz量子隧穿晶体管”。

特别重要的是，如果没有极端的实验环境，晶体管就可以稳定运行，从而消除了工业应用的关键障碍。目前，哈桑的团队已从亚利桑那州技术转型中心开始了专利布局和商业化过程。在下一阶段，它将致力于开发适合标准工业激光器的标准商业设备版本，以加速技术的实施。

许多美国技术商业从业人员对这一突破都表示了看法，以下是一些选定的人。

好的，因此可以对此类晶体管中的单个设备进行激光启用，以使电子在发射极和收集器之间传输。那么触发它们的激光器有多小？他们如何以这种速度切换？他们可以携带的最大实际电流是什么？对于电子产品来说，这是非常有希望的，但是是否可以将这些设备应用于包含数十亿晶体管的集成电路？

由于量子隧穿是电子的波形，它允许其使用波特性（而不是粒子特性）在传统意义上跨越屏障——这些屏障对于波形不存在，这确实很酷。