台師大團隊以「渦旋光」實現多階光電記憶 開創儲存新途徑

國立台灣師範大學物理系教授藍彥文、陸亭樺領導研究團隊，成功展示以光的軌道角動量（Orbital Angular Momentum, OAM）為驅動的新型多階光電記憶技術，突破了傳統光記憶元件僅能進行二進制操作的侷限，首次證明光的角動量可作為獨立的資訊控制變數，開啟了以光為核心的多階儲存與光電整合新途徑。

台師大表示，由於資訊科技高速發展，記憶體正面臨儲存密度、功耗與速度三大挑戰，傳統電子式與光學式記憶多以「0」與「1」的二進制形式儲存資訊，因此階數有限、能效受限。

為了突破瓶頸，研究團隊從光學角度出發，聚焦於具有軌道角動量的的光束「渦旋光」（Twisted Light），此類光束的波前呈渦旋狀結構，攜帶離散量化的角動量，其旋轉相位結構能產生獨特的縱向電場分佈，可調控光電材料中的電子態。

台師大表示，實驗證明，僅藉由改變光的角動量即可實現多階記憶，電流讀出值隨光束值產生明顯且可重現的差異，代表一個記憶單元不再僅限於二進制，而可擁有多重可辨識電荷態，大幅提升資訊儲存密度與靈活度。

另外，團隊也透過電流－電壓與時間解析實驗，確認OAM光驅動的多階記憶效應具高穩定性與可重現性；與傳統依賴光強或波長的光控方式相比，研究首次證實「光的角動量」本身即可作為獨立自由度，帶來全新的記憶操控概念。

研究團隊指出，光的空間結構可使光學自由度轉化為可量化的記憶訊息，有助於光電元件邁向高密度、多值化、非接觸式控制，適用於光子運算、AI硬體等；未來可探索如何將OAM光控機制擴展至其他二維材料與異質結構系統，若能與半導體結合，有望應用於光記憶晶片與光子整合電路。

該論文研究題目為〈Orbital angular momentum–driven multistate photomemory〉，已於今年10月登上國際知名學術期刊《Science Advances》。