Разработка поможет изучать электроны и делать снимки их движения с разницей в квинтиллионные доли секунды.
Созданием необычных часов занимались инженеры Мичиганского и Регенсбургского университетов, пишет New Atlas. Они пригодятся в работе с квантовыми устройствами будущего.
«Процессор вашего компьютера работает в гигагерцах, это одна миллиардная доля секунды на операцию, — уточняет Маккилло Кира, ведущий автор исследования. — В квантовых вычислениях это очень медленно, потому что электроны внутри компьютерного чипа сталкиваются триллионы раз в секунду, и каждое столкновение завершает цикл квантовых вычислений. Чтобы повысить производительность, нам нужны моментальные снимки движения скоростных электронов. И теперь у нас есть возможность их сделать».
Новая разработка ученых проводит измерения в совершенно другом временном масштабе — аттосекундах, что составляет одну квинтиллионную долю секунды. Чтобы понять, насколько короток этот период времени, скажем, что в одной секунде более чем в два раза больше аттосекунд, чем секунд во всей истории Вселенной до этого момента.
Само собой разумеется, что запись такого крошечного приращения времени будет сложной задачей, но команда разработала новую систему, которая позволяет им это делать. Метод включает в себя два световых импульса с энергией, соответствующей электронам: первый импульс инфракрасного света переводит электроны в состояние, в котором они могут двигаться через полупроводниковый материал. Затем применяется низкоэнергетический терагерцовый (ТГц) импульс, который направляет электроны на траектории, вызывающие лобовые столкновения. Это производит вспышку света, и точное время этих вспышек можно проанализировать, чтобы выявить квантовые взаимодействия и другие детали.
«Мы использовали два импульса — один энергетически соответствовал состоянию электрона, а второй импульс вызывал изменение состояния, — говорит специалист. — Мы можем снять, как эти два импульса изменяют квантовое состояние электрона, а затем выразить это как функцию времени».
Команда говорит, что подобные устройства — это первый шаг к совершенствованию квантовых компьютеров, поскольку они расширяют наше понимание того, как электроны движутся, ведут себя и взаимодействуют в различных материалах.
