Các nhà vật lý vừa đạt được sự dẫn điện ở gần tốc độ ánh sáng

Các nhà vật lý vừa đạt được sự dẫn điện ở gần tốc độ ánh sáng

Khi nói đến truyền dữ liệu và điện toán, chúng ta có thể dịch chuyển điện tử và dẫn điện càng nhanh - và các nhà khoa học mới có thể vận chuyển điện tử ở tốc độ dưới một phần triệu giây (ít hơn một phần triệu giây) trong một thiết lập thử nghiệm.

Thủ thuật là điều khiển các electron bằng sóng ánh sáng được chế tạo và chế tạo đặc biệt bằng laser cực nhanh. Có thể phải mất một thời gian dài trước khi loại thiết lập này đưa nó vào máy tính xách tay của bạn, nhưng thực tế họ đã loại bỏ nó hứa hẹn một bước tiến đáng kể về những gì chúng ta có thể mong đợi từ các thiết bị của mình.

Ngay bây giờ, các thành phần điện tử nhanh nhất có thể được bật hoặc tắt trong picosecond (một phần nghìn giây), chậm hơn khoảng 1.000 lần so với một giây.

Với phương pháp mới của họ, các nhà vật lý đã có thể chuyển đổi dòng điện với tốc độ khoảng 600 attos giây (một phần triệu giây là 1.000 attos giây).

"Đây có thể là tương lai xa của điện tử," nhà vật lý Alfred Leitenstorfer từ Đại học Konstanz ở Đức nói. "Các thí nghiệm của chúng tôi với các xung ánh sáng đơn chu kỳ đã đưa chúng tôi vào phạm vi vận chuyển điện tử thứ hai giây."

Leitenstorfer và các đồng nghiệp của ông đã có thể xây dựng một thiết lập chính xác tại Trung tâm Photonics ứng dụng ở Konstanz. Máy móc của họ bao gồm cả khả năng điều khiển cẩn thận các xung ánh sáng ultrashort và xây dựng các cấu trúc nano cần thiết.

Tia laser được nhóm nghiên cứu sử dụng có thể phát ra một trăm triệu xung ánh sáng một chu kỳ mỗi giây để tạo ra dòng điện có thể đo được. Sử dụng ăng-ten vàng có kích thước nano ở dạng hình cung (xem hình trên), điện trường của xung được tập trung thành một khoảng trống có chiều rộng chỉ sáu nanomet (sáu nghìn triệu mét vuông).

Do kết quả của thiết lập chuyên gia của họ và sự chui electron và tăng tốc mà nó tạo ra, các nhà nghiên cứu có thể chuyển đổi dòng điện ở mức dưới một phần hai giây - ít hơn một nửa chu kỳ dao động của điện trường của các xung ánh sáng.

Vượt qua giới hạn của công nghệ bán dẫn silicon thông thường đã chứng tỏ một thách thức đối với các nhà khoa học, nhưng sử dụng dao động ánh sáng cực nhanh để giúp các điện tử tăng tốc có thể cung cấp những con đường mới để đẩy các giới hạn đối với điện tử.

Và đó là điều có thể rất thuận lợi trong thế hệ máy tính tiếp theo: các nhà khoa học hiện đang thử nghiệm cách thức ánh sáng và thiết bị điện tử có thể phối hợp với nhau theo nhiều cách khác nhau .

Cuối cùng, Leitenstorfer và nhóm của ông nghĩ rằng những hạn chế của các hệ thống máy tính ngày nay có thể được khắc phục bằng cách sử dụng các hạt nano plasmon và các thiết bị quang điện tử , sử dụng các đặc tính của xung ánh sáng để điều khiển các electron ở quy mô siêu nhỏ.

"Đây là nghiên cứu rất cơ bản mà chúng tôi đang nói đến ở đây và có thể mất nhiều thập kỷ để thực hiện"  , Leitenstorfer nói .

Bước tiếp theo là thử nghiệm nhiều thiết lập khác nhau bằng cách sử dụng cùng một nguyên tắc. Cách tiếp cận này thậm chí có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về điện toán lượng tử , các nhà nghiên cứu cho biết, mặc dù còn rất nhiều việc phải làm - chúng ta không thể chờ đợi để xem những gì họ sẽ đạt được tiếp theo.