这回在2025年，意大利的一批科学家拿出了个特别不一样的办法。来自米兰理工大学的朱利奥·切鲁洛和斯特凡诺·达尔·孔特带着人，还找来了意大利国家研究委员会光子学与纳米技术研究所、马德里材料科学研究所、柏林马克斯·玻恩研究所的学者们一块儿干。大家联手在2026年1月把这实验结果发表在了《自然·光子学》杂志上。 他们手里拿着一种超级薄的二维半导体材料，只有三层原子厚。通过发射飞秒激光脉冲，科学家们成功完成了超高速的逻辑运算。这个速度快得吓人，超过了10太赫兹，比现在最快的电子晶体管快了一百倍不止。这可是在一个叫“谷电子学”的新领域里取得的重要突破。 所谓“谷”，就是电子除了有电荷和自旋这两种属性外，还能在特定位置占据不同的量子态，就像K谷和K'谷这两种状态一样。这两者刚好能对应二进制的0和1，用来编码信息特别合适。跟传统晶体管里的电子移动不同，“谷电子学”主要是控制电子的量子位置，而不是电荷的流动，这样就能避免热量产生和速度慢的问题。 更厉害的是用圆偏振激光脉冲来选择激发哪个谷，右旋光专门激发K谷，左旋光则是K'谷。这种操控的精度非常高，达到了亚飞秒级别。理论上说，这种操控速率甚至能达到拍赫兹（PHz）这个级别，比最快的电子器件还要快出好几个数量级。 以前研究这种技术的时候，有个大问题一直没解决：谷极化的寿命太短了。在室温下，WS₂单层里的激子被激发到某个谷态后，没过多久就会因为交换相互作用发生散射，信息也就丢了。之前大多数实验都得在极低温下才能做。 这次米兰理工大学团队想出了个好办法——他们没有想着去延长这个寿命，而是把所有的操作都压缩进极短的时间窗口里完成。具体是用TWINS双折射干涉仪生成两对相位锁定、偏振方向垂直的超短激光脉冲，每个脉冲持续约18飞秒。 第一对脉冲负责把谷赝自旋初始化成K或者K'；第二对脉冲随后在谷极化还没衰减之前赶到，完成逻辑清零或逻辑增强。整个过程只用了50飞秒左右的时间，这运算速率就超过了10太赫兹，而且还是在室温下做的。 他们还用时间分辨法拉第旋转技术实时追踪状态变化，还用林德布拉德主方程做了理论模拟。大家发现理论和实验结果非常吻合。他们还测出了激子退相干时间（约34飞秒）和谷极化衰减时间（约75飞秒），这是评估可行性的两个关键参数。 这项工作不光是个概念验证，还证明了光可以不只是搬运信息的工具，而是直接处理信息的角色。只要材料具备六方蜂窝结构且反演对称性被破坏就行。这就意味着未来计算机的速度提升不一定非要靠缩小晶体管尺寸了。