Често има чувството, че електрониката ще продължи да става по-бърза завинаги, но в един момент законите на физиката ще се намесят, за да сложат край на това. Сега учените са изчислили крайното ограничение на скоростта – точката, в която квантовата механика предотвратява по-бързите на микрочиповете.
Добре известно е, че нищо не се движи по-бързо от светлината и това важи за електрониката – системите, които използват светлина за управление на електричеството, известни като оптоелектроника, са най-бързите устройства. И в новото проучване изследователи от TU Wien, TU Graz и Института по квантова оптика Макс Планк са идентифицирали горната граница за това колко бързо може да бъде оптоелектрониката.
Екипът проведе експерименти, използвайки полупроводникови материали и лазери. Полупроводникът е ударен с ултра-къс лазерен импулс, който измества електроните в материала в по-високо енергийно състояние, което им позволява да се движат свободно. След това втори, малко по-дълъг лазерен импулс ги изпраща да изстрелят в определена посока, произвеждайки електрически ток.
TU Виена
Използвайки тази техника, както и сложни компютърни симулации, екипът удари полупроводници с все по-къси лазерни импулси. Но в определен момент процесът започва да се сблъсква с принципа на неопределеността на Хайзенберг – това е странната квантова странност, при която колкото по-точно измервате една характеристика на частица, толкова по-малко можете да сте сигурни в друга.
В този случай използването на по-къси лазерни импулси означава, че наблюдателите могат да кажат точно кога електроните получават енергия, но това идва с цената на по-малко увереност относно количество енергия, която печелят. И това е основен проблем за електронните устройства, защото непознаването на точните енергии на електроните означава, че те не могат да бъдат контролирани толкова точно.
От това екипът изчисли абсолютната горна граница за това колко бързи могат да получат оптоелектронните системи – един петахерц, което е милион гигахерца. Това е твърда граница, която не може да бъде проектирана, защото бариерата е вградена в самите закони на квантовата физика.
Разбира се, малко вероятно е някога да се наложи да се тревожим директно за това. Екипът казва, че други технологични препятствия ще възникнат много преди оптоелектронните устройства да достигнат сферата на PHz. Но разбирането на твърдия лимит може да помогне за разработването на по-добра електроника.
Изследването е публикувано в списанието Природни комуникации.
Източник: TU Виена
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
