Физики научились контролировать электроны при помощи фемтосекундных лазеров

Группа ученых из Констанцского университета в Германии разработала новый способ контроля электронов — при помощи сверхкоротких лазерных импульсов. Это позволяет останавливать частицы и запускать их движение в фемтосекундном диапазоне (менее чем за 10^-15 секунды). Статья об этом опубликована в журнале Nature.

Чтобы добиться таких результатов, физики построили экспериментальную установку состоящую из лазера и золотой антенны из двух пластинок, отстоящих друг от друга на расстоянии 6 нм. Исследователи с определенным интервалом подавали на антенну лазерные импульсы, которые вызывали перенос электронов между двумя пластинами. Измерения, проведенные в процессе эксперимента, показали, что время остановки и запуска частиц составило менее одной фемтосекунды.

Работа немецких ученых имеет чрезвычайную важность для создания сверхпроизводительных процессоров для вычислительной техники. Самые современные на сегодняшний день полупроводниковые транзисторы способны включаться и выключаться за время около одной пикосекунды (10^-12 секунд), что на три порядка больше, чем у потенциального фемтолазерного процессора. Установленный в 2015 году потолок частоты для полупроводниковых транзисторов составляет 1 терагерц. Новая технология позволит повысить частоту процессоров и вычислительные мощности компьютеров в тысячи раз.

Правда путь от экспериментальной установки до коммерческих устройств на фемтолазерных процессорах может быть очень долгим. «Это далекое будущее электроники», — говорит один из авторов исследования Альфред Лейтенсторфер, специалист по фотонике и сверхскоротечным явлениям. По мнению Лейтенсторфера, пути дальнейшего развития вычислительной техники лежат в области разработки оптоэлектронных устройств, работающих в режиме одноэлектронного переноса в оптическом диапазоне частот.

Ранее ученые из США создали фононный лазер, способный совершить прорыв в области обработки информации, а специалисты из НИТУ «МИСиС» выяснили, как сделать полупроводники для электроники в десять раз тоньше.