Vieno elektrono aptikimas – rekordiniu greičiu ()
Itin tikslus vieno elektrono aptikimo metodas, leidžiantis užfiksuoti dalelę trilijoninių sekundės dalių tikslumu, gali tapti svarbia ateities kvantinių technologijų fundamento dalimi.
© agsandrew/Shutterstock
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Dabar mokslininkai gali aptikti vieną elektroną kelių trilijoninių sekundės dalių tikslumu, o tai gali būti esminis žingsnis kuriant naujos kartos kvantinius elektroninius prietaisus.
Įprastinėse elektroninėse grandinėse cirkuliuoja daug elektronų, tačiau šių dalelių sąveikos dažnai mažina grandinių efektyvumą. Ar galėtume taip valdyti vieną elektroną, kad sukurtume greitas ir efektyvias grandines, naudojančias po vieną elektroną vienu metu? Masaja Kataoka iš Nacionalinės fizikos laboratorijos (NPL) Jungtinėje Karalystėje ir jo kolegos priartėjo prie šio tikslo, sukurdami itin tikslų elektronų aptikimo metodą.
Tyrėjai į ploną gallio arsenido puslaidininkio plokštelę įvedė du elektronus skirtingose vietose. Elektros krūviais įkrautos dalelės judėjo viena kitos link labai dideliu greičiu. Kai jų trajektorijos priartėjo, atsirado elektrinė jėga, kuri išstūmė elektronus ir pakreipė jų judėjimo trajektorijas. Tyrėjai stebėjo vieną elektroną ir naudodami šį nukrypimą aptiko kitą elektroną. Jie jį surado per vos 6 trilijonines sekundės dalis nuo sąveikos momento – apie 100 kartų greičiau nei iki šiol atlikti elektronų aptikimai.
|
„Mūsų eksperimentą galima laikyti pasaulio mažiausiu jutikliu – elektronu, aptinkančiu pasaulio mažiausią objektą – elektroną,“ – sako Kataoka.
Komandos narys Jon Fletcher, taip pat iš NPL, priduria, kad elektronų sąveikos gali trukti vos kelias trilijonines sekundės dalis. Dabar, kai mokslininkai gali fiksuoti tokį laiką, jie gali pradėti atsakyti į klausimus, ką tiksliai daro du elektronai įrenginyje, ir panaudoti šias žinias kuriant naujos rūšies elektroniką.
Vyacheslavs Kashcheyevs iš Latvijos universiteto teigia, kad šis darbas gali tapti svarbiu etapu kuriant naujos kartos elektroniką, pagrįstą vienu greitu elektronu. Vienas elektronas yra fundamentaliai kvantinė dalelė, todėl ateities įrenginiai galėtų tiesiogiai panaudoti jo kvantines savybes, panašiai kaip jau naudojama kvantiniuose kompiuteriuose ir komunikacijoje.
Mokslininkai mano, kad įrenginiai, paremti vienu elektronu, galėtų atlikti kai kurias tas pačias užduotis kaip kvantiniai prietaisai, naudojantys vieną šviesos dalelę – tačiau būtų daug mažesni. Tokie elektronų įrenginiai galėtų būti integruoti į lustus, kad būtų patogiau juos naudoti, sako Christian Flindt iš Aalto universiteto Suomijoje. Jis pabrėžia, kad tokia aptikimo schema bus būtinas akmuo kuriant visas šias potencialias technologijas.
Šie tyrimai taip pat gali prisidėti prie mūsų supratimo apie elektros sroves, sako Rolf Haug iš Leibnico universiteto Hanoverio Vokietijoje. Dabartinis elektros srovės vieneto nustatymo standartas gali būti pagerintas tobulinant „elektronų pompas“, kurias tyrėjai naudojo elektronams į eksperimentą įvesti.
Karmela Padavic-Callaghan
newscientist.com
Žurnalo nuoroda:
Physical Review Letters
DOI: 10.1103/f1gd-3p5m
