Ученые установили квантовый предел скорости электроники
Процессы работы электроники невозможно ускорять без конца. Законы физики ограничивают рубеж такой скорости. Австрийские и немецкие ученые рассчитали диапазон потенциального квантового ускорения электронных приборов. Высшей точкой частоты периодических процессов стал 1 петагерц.
Скорость света — это верхний предел скорости для объектов с ненулевой массой покоя. В оптоэлектронике, где в качестве носителей информации используются электронные и оптические сигналы, данные передаются при помощи частиц света. А обработка данных происходит посредством полупроводниковых логических схем.
Команда специалистов из Технического университета Вены, Технического университета Граца и Института Макса Планка выяснили границы ускорения оптоэлектронных устройств, сообщает Хайтек.
На основе квантовой механики ученые провели эксперимент с использованием полупроводящих материалов и лазеров сверхкоротких импульсов. Импульс воздействовал на электроны в полупроводниках, повышая их энергетическое состояние. После чего, второй, более длительный импульс задавал частицам направление, образуя электрический ток.
Ученые увидели, что в определенный момент, процесс столкнулся с принципом неопределенности Гейзенберга. Чем точнее измеряешь одну характеристику частицы, тем менее определенной становится другая. То есть, они нашли пик, после достижения которого, стало невозможно определить объем энергии, полученной электронами. Без этого показателя точное управление электронными устройствами исключается.
"Мы раскрыли фундаментальные физические процессы, связанные с взаимодействиями электронов и света, которые будут накладывать ограничения на скорость работы транзисторов и преобразование света в электрические колебания и наоборот. Наши опыты показывают, что максимальная частота работы таких приборов не может превышать один петагерц", - объяснили физики.
1 петагерц равен миллиону ГГц. Для сравнения, частота электромагнитного излучения обычной микроволновки составляет около 2,45 ГГц. Ученые считают, что такое предельное ограничение при создании электроники будет достигнуто очень нескоро. Но основополагающее знание квантовых рубежей скорости поможет эффективному проектированию будущих технологий.
Квантовая зарядка электромобиля станет мгновенной. Будь то фотовольтаика или термоядерный синтез, рано или поздно человеческая цивилизация обратится к возобновляемым источникам энергии. Это неизбежно, учитывая постоянно растущие потребности людей в энергии и конечную природу ископаемого топлива.
Квантовый интернет уже близко. Растущее мастерство ученых в квантовой механике провозглашает новую эру инноваций. Технологии, которые используют силу мельчайшего масштаба природы, демонстрируют огромный потенциал научного спектра. Среди них: мощные компьютеры, датчики темной материи и невзламываемый квантовый интернет.
Физики: в квантовом мире время течёт медленнее. Ученые смогли подтвердить замедление времени в микромире. Для этого им понадобились атомные часы.