Физики научили прибор "фотографировать" электроны с интервалом в квинтиллионы секунд

Ученые нашли способ "фотографировать" электроны в движении с высокой частотой кадров. Об этом сообщает издание New Atlas.

Частота современных процессов измеряется миллиардами герц - то есть, состояние системы меняется миллиарды раз в секунду. "Для квантовых вычислений 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 электронов, которые в миллиард раз быстрее. И теперь он у нас есть", - говорит Маккилло Кира из Мичиганского университета, один из авторов работы.

Новое устройство команды проводит измерения в совершенно другом временном масштабе — аттосекундах (10−18) , что составляет одну квинтиллионную долю секунды. Чтобы понять, насколько короток этот период времени, ученые приводят в пример, что в одной секунде более чем в два раза больше аттосекунд, чем секунд во всей истории Вселенной до этого момента. Чтобы добиться этого, авторы используют два световых импульса с определенной энергией: первый импульс инфракрасного света переводит электроны в состояние, в котором они могут двигаться через полупроводниковый материал. Затем применяется низкоэнергетический терагерцовый импульс, который направляет электроны на траектории, вызывающие лобовые столкновения. Это производит вспышку света, и можно определить точное время этих вспышек, чтобы выявить квантовые взаимодействия и получить другую информацию. Затем ученые могут восстановить картину событий, как бы получив "фотографии" системы в каждый момент времени с интервалом в аттосекундах.

Разработчики говорят, что подобные устройства — это первый шаг к совершенствованию квантовых компьютеров, поскольку они расширяют наше понимание того, как электроны движутся, ведут себя и взаимодействуют в материалах.

Ранее телескоп James Webb сфотографировал космические "годичные кольца" звезды.