當我們(men) 敲擊鍵盤或者觸碰手機屏幕時,電腦或者手機能夠響應我們(men) 的操作。但這個(ge) 響應時間並不是瞬發的,一項新的研究或許能將這種響應速度提高2000倍!
我們(men) 知道光的速度是完美的30萬(wan) 千米每秒(真空中),狹義(yi) 相對論指出光速不可逾越,並且實驗也驗證了這一點。擁有光速的不僅(jin) 僅(jin) 隻是光或者電磁波,電的傳(chuan) 播也是光速。
電在導體(ti) 中幾乎是瞬間傳(chuan) 送的,這個(ge) 傳(chuan) 播速度慢一點快一點對我們(men) 似乎沒有什麽(me) 影響。但當電通過開關(guan) 打開或者關(guan) 閉時,這個(ge) 速度卻不是光速,也就是說開關(guan) 會(hui) 降低電的傳(chuan) 播速度。

在數據傳(chuan) 輸和計算方麵,我們(men) 移動電子和導電的速度越快越好。集成電路中存在各種各樣的開關(guan) ,當開關(guan) 打開或關(guan) 閉時,在納米範圍內(nei) 電流以電子的形式傳(chuan) 播。電子的傳(chuan) 播速度遠遠低於(yu) 光速,不過德國康斯坦茨大學的物理學家阿爾弗雷德·萊滕斯托弗(Alfred Leitenstorfer)領導的團隊在實驗室中實現了電子的亞(ya) 飛秒(1飛秒等於(yu) 一千萬(wan) 億(yi) 分之一秒)速度傳(chuan) 輸,這項研究已經發表在《自然》雜誌上。
科學家利用超快激光產(chan) 生的光波操縱電子,精心製作和產(chan) 生的光波操縱電子。不過這種技術目前隻存在於(yu) 實驗室,離應用到我們(men) 的生活還有很長的路要走。
目前最快的電子元件可以在皮秒(萬(wan) 億(yi) 分之一秒)內(nei) 打開或關(guan) 閉,1皮秒等於(yu) 1000飛秒。
物理學家利用最新的方法,能夠讓開關(guan) 在600阿秒轉換電流,1阿秒等於(yu) 千分之一飛秒。
萊滕斯托弗說:“這很可能是電子學的遙遠未來。”我們(men) 的單周期光脈衝(chong) 實驗已經把我們(men) 帶進了電子輸運的阿秒範圍。”
萊滕斯托弗和他的同事在康斯坦茨大學的應用光子學中心建立一個(ge) 精確的裝置。他們(men) 的係統主要有兩(liang) 個(ge) 功能,精密操控超短光脈衝(chong) 和構建納米結構。

研究小組使用的激光器能夠每秒鍾輸出一億(yi) 個(ge) 單周期光脈衝(chong) ,以產(chan) 生可測量的電流。使用蝴蝶結形狀的納米級金天線,脈衝(chong) 的電場被集中到一個(ge) 隻有6納米寬(6000萬(wan) 分之一米)的間隙中。研究人員可以在飛秒以下很好地切換電流,這個(ge) 時間不到光脈衝(chong) 電場振蕩周期的一半。

突破傳(chuan) 統矽半導體(ti) 技術的限製對科學家來說是一個(ge) 挑戰,但利用光的瘋狂快速振蕩來幫助電子加快速度,可以為(wei) 突破電子技術的限製提供新的途徑。
這在下一代計算機中可能是非常有利,科學家們(men) 目前正在試驗光和電子以各種不同的方式協同工作的方法。
萊滕斯托弗和他的團隊認為(wei) ,利用等離子體(ti) 納米顆粒和光電器件,利用光脈衝(chong) 的特性在超小尺度上操縱電子,可以克服當今計算係統中半導體(ti) 矽原件低速傳(chuan) 播的局限性。這是非常基礎的研究,可能要到幾十年後才能得到應用。
研究團隊接下來需要做的是使用相同的原理試驗各種不同的設置,這種方法甚至可能為(wei) 量子計算提供幫助。
讓我們(men) 拭目以待吧,有生之年應該能夠看到。
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