Китайские ученые создали флеш-память, хранящую бит на одном электроне
Ученые Фуданьского университета в Шанхае представили экспериментальную энергонезависимую память, для хранения одного бита информации которой требуется всего один электрон — минимально возможный носитель электрического заряда. Разработка, получившая название Guiyi («Единство» или «Возвращение к одному»), опубликована 16 июля в журнале Science и обещает радикально снизить энергопотребление и повысить плотность запоминающих устройств. 
Проблема паразитной емкости и её решение
Главной помехой на пути к одноэлектронной памяти долгое время оставалась так называемая паразитная краевая емкость. Электромагнитное поле между двумя электродами не может быть идеальным и всегда приводит к накоплению паразитного заряда, в шумах которого легко теряется сигнал от одного электрона. Современные коммерческие чипы памяти для надежного хранения одного бита требуют около 200 тысяч электронов именно для защиты от таких помех.
Команда профессора Чжоу Пэня решила эту задачу, используя атомарно тонкие двумерные материалы и разработав самовыравнивающуюся планарную архитектуру. В ней сток, канал и исток размещены в одной плоскости, что подавило краевые емкостные эффекты. Слой графена послужил барьером, не дающим захваченному электрону покинуть область хранения. 
Ключевые достижения прототипа
- Добавление или удаление одного электрона изменяет пороговое напряжение транзистора на 0,5 В — это почти на порядок больше, чем в известном эксперименте 1997 года, где сигнал составлял около 55 мВ и сохранялся менее пяти секунд.
- Новая ячейка удерживает состояние без питания при комнатной температуре.
- Авторы обнаружили дискретные зависимости от напряжения программирования и пообещали разработать вариант многоуровневой записи с использованием одного электрона.
Перспективы для ИИ и мобильной электроники
Разработчики связывают технологию с будущими вычислительными системами, в которых крупные модели искусственного интеллекта смогут хранить больше данных рядом с вычислительными блоками, сокращая энергозатратную пересылку данных. Одноэлектронная запись обещает резко увеличить плотность энергонезависимой памяти и уменьшить энергию, расходуемую на переключение ячеек. Это приближает запуск сложных ИИ-моделей прямо на смартфонах и другой портативной технике. 
Планы коммерциализации
В настоящее время продемонстрировано только отдельное лабораторное устройство. Для создания полноценного массива памяти ученым предстоит подтвердить ресурс перезаписи, скорость, процент выхода годных ячеек и стабильность параметров при массовом производстве. Руководитель проекта, профессор микроэлектроники Чжоу Пэн, заявил о намерении до конца 2026 года создать отдельную компанию для коммерциализации разработки. По его оценке, первые устройства на базе новой памяти могут появиться на рынке примерно через три–пять лет. 
Научная школа Фуданьского университета
Работа над Guiyi стала продолжением предыдущих проектов команды. В 2025 году исследователи представили сверхбыструю энергонезависимую память PoX, а затем разработали платформу Changying, которая позволяет объединять двумерные элементы памяти с традиционными кремниевыми микросхемами. Новый прорыв подтверждает лидирующие позиции китайской науки в области двумерных материалов и перспективных архитектур памяти.