圖為量子隧道

最近，來自莫斯科教育州立大學和曼徹斯特大學的科學家發表最新的研究成果在高階雜誌《自然通訊》上，該結果顯示，他們利用石墨烯中的量子力學隧穿效應，建立了一個高靈敏的太赫茲探測器，該裝置的靈敏度已經優於基於半導體和超導體的市售類似物，這為石墨烯檢測器在無線通訊，安全系統，射電天文學和醫學診斷中的應用開闢了前景。

無線網路中的資訊傳輸基於高頻連續電磁波到離散位序列的轉換。此技術稱為訊號調製。為了更快地傳輸位，必須增加調製頻率。但是，這需要同步增載入波頻率。普通的FM無線電以100兆赫茲的頻率傳送訊號，Wi-Fi接收器使用頻率大約為5 GHz的訊號，而5G行動網路最多可以傳送20 GHz的訊號。

圖為太赫茲無線通訊裝置

這遠非極限，載波頻率的進一步提高允許資料傳輸速率成比例的增長，但不幸的是，收集具有百兆赫茲頻率和更高頻率的訊號是一個越來越具有挑戰性的問題。

無線通訊中使用的典型接收器由基於電晶體的弱訊號放大器和解調器組成，該解調器對已調製訊號中的位序列進行整流。該方案起源於無線電和電視時代，並且在移動系統所需的數百吉赫茲的頻率下效率低下。事實是，大多數現有電晶體的速度不足以在如此高的頻率下充電。

解決這個問題的一種進化方法就是增加電晶體的最大工作頻率。奈米電子領域的大多數專家都朝著這個方向努力。理論上，物理學家在1990年代初提出瞭解決該問題的革命性方法，並在2018年實現。除其他外，這意味著放棄電晶體的有源放大，並放棄單獨的解調器，電路中只剩下一個電晶體，但是它的作用現在有所不同，由於其電流和電壓降之間的非線性關係，它將調製訊號本身轉換為位序列或語音訊號。

圖為石墨烯的2D和3D結構

試驗表明，在隧道探測中，器件的靈敏度比傳統傳輸方式要高几個數量級，探測器在噪聲環境中的最小訊號已與市場上的超導和半導體輻射熱計算競爭。但是，這不是極限，在殘留雜質濃度低的“清潔”裝置中，可以進一步提高檢測器的靈敏度。經過實驗測試的發達檢測理論表明，“最佳”檢測器的靈敏度可以高出一百倍。

如今，在這個技術日新月異的時代，把想法轉化為現實變得越來越困難，只有結合努力和專業知識才能夠完成最艱鉅的任務。（清風）