2月28日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）官宣，量子计算云平台李铁夫、刘玉龙团队与芬兰Aalto大学、QTF量子研究中心Mika A. Sillanpää 教授合作，基于高硬度的单晶碳化硅薄膜材料，于近日成功研制出多模态长寿命的光声量子存储器。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记录。

2025年1月31日，相关成果以“Degeneracy-breaking and long-lived multimode microwave electromechanical systems enabled by cubic silicon-carbide membrane crystals”为题在线发表于国际知名期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上。

光声接口器件作为量子信息处理的关键技术，一直以来都备受科研人员的关注。高品质因子（Q 因子）机械振子在这些领域中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。然而，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，难以满足日益增长的量子技术需求。3C-SiC 作为一种具有优异性能的半导体材料，以其高热导率和高应力特性，为高 Q 因子机械振子的研发提供了新的可能。

研究团队在 3C-SiC 薄膜晶体中发现了机械振动模式简并破缺现象。表现为非均匀应力的作用下，原本简并的机械模式发生频率分裂，形成具有微小频率差异的模式对。这些模式对不仅保留了高 Q 因子的特性，还展现出独特的模式形状，为微波光声接口系统的精确控制提供了更多选择。

为验证 3C-SiC 膜晶体的性能，研究团队设计并搭建了一套精巧的实验装置。该装置包括一个三维超导微波谐振腔和一个机械平行板电容器芯片。3C-SiC 膜芯片被精心制作并安装在谐振腔内，通过金属化处理和特定电极结构设计，实现了与微波腔场的高效耦合。实验中，研究人员采用了连续波泵浦-探测方案和脉冲泵浦-探测序列，对机械振子的性能进行了全面测试和表征。通过精确控制外部驱动功率和探测信号的频率，研究人员能够实时监测机械振子的动态行为，包括其共振频率、Q 因子以及能量衰减率等关键参数。

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。实验中研究团队表征了21 个机械模式，其中 19 个模式的Q 因子超过了10⁸，展现出极高的品质因子。此外，研究人员还实现了4035秒，超过长达一小时的群延迟时间。这一成果在微波电机械系统中尚属首次。受益于极高的稳定性，振子能量退相干结果如图3d所示，单晶碳化硅薄膜为慢光技术和光信号存储开辟了新的篇章。