Невероятные часы измерили скорость движения электронов с точностью в квинтиллионную долю секунды
Способности этих часов поистине поразительны. Но пригодятся ли они нам или это бесполезное изобретение?
Электроны чрезвычайно быстро перемещаются в электронных устройствах, и их скорость затрудняет понимание процессов, которые в них происходят. К счастью, теперь в распоряжении физиков есть аттосекундные часы, способные делать снимки электронов с шагом всего в квинтиллионные доли секунды.
В современных компьютерах тактовая частота измеряется в наносекундах — миллиардных долях секунды. И хотя это достаточно быстро для наших сегодняшних целей, квантовые компьютеры могут быть значительно быстрее – и для того, чтобы ими пользоваться, нам понадобятся куда более точные и быстрые инструменты.
Самые точные часы в мире
Процессор вашего компьютера работает в диапазоне нескольких гигагерц - это одна операция ха миллиардную секунды. Новое устройство ученых проводит измерения в совершенно другом масштабе времени – аттосекундах, которые составляют одну квинтиллионную долю секунды. Чтобы понять, насколько коротким является этот временной интервал, просто возьмите время существования Вселенной в секундах, умножьте его на два, и получите примерное количество аттосекунд в одной секунде.
Само собой разумеется, что записывать время с таким крошечным шагом было непросто, но ученые разработали новую систему, которая позволяет это делать. Метод включает в себя запуск двух световых импульсов с энергией, соответствующей электронам – первый представляет собой импульс инфракрасного света, который переводит электроны в состояние, при котором они могут перемещаться через полупроводниковый материал.
Затем подается терагерцовый (ТГц) импульс с меньшей энергией, который направляет электроны так, чтобы они сталкивались лоб в лоб. Это создает вспышку света, и точное время этих вспышек может помочь выявить квантовые взаимодействия и исследовать потрясающие физические явления.
Команда говорит, что подобные устройства являются первым шагом к улучшению квантовых компьютеров, и помогут нам лучше понять то, как электроны движутся и взаимодействуют в материалах.