ثبت حرکت الکترونها در تصادف اتوثانیه ممکن است



آمریکایی‌ها و آلمانی‌ها موفق شده‌اند حرکت الکترون‌ها را در نتیجه اتوثانیه (۱۰ به توان منفی ۱۸ ثانیه) ثبت کنند که ابزارهای مهم را برای محاسبه‌های کوانتومی می‌دهند.

به گزارش ایسنا و به نقل از نیو اطلسالکترون‌ها در دستگاه‌های الکترونیکی به سرعت حرکت می‌کنند، آن‌قدر سریع که در آنجا می‌گذرد، مشاهده می‌شود. اکنون دانشگاه‌های میگان آمریکا و رگنسبورگ آلمان یک «اتوکلاک» (attoclock) ساخته‌اند که می‌توان عکس‌های الکترون‌ها را سریعاً در اختیار مهندس کوچکی کوئینتیلیونم قرار داد (۱۰ به توان منفی ۱۸ ثانیه).

در رایانه‌های فعلی، سرعت ساعت در تحلیل نانوثانیه می‌شود که یک میلیاردم ثانیه است. در حالی که برای آنچه ما امروز استفاده می کنیم، می توانیم به اندازه کافی سریع عمل کنیم، کامپیوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که سرعت کارها را افزایش می دهند و در آن ما به ابزارهای مناسب نیاز دارند.

ماکیلو کیرا (Mackillo Kira)، نویسنده اصلی این پژوهش می‌گوید: سیستم کامپیوتری شما بر حسب گیگاهرتز کار می‌کند که معادل یک میلیاردم در هر عملیاتی است. در محاسبات کوانتومی، این بسیار کند است، زیرا الکترون‌های درون یک تراشه کامپیوتری تریلیون‌ها در مکان‌ها با هم برخورد می‌کنند و هر برخوردی، چرخه محاسبات کوانتومی را خاتمه می‌دهد. آنچه ما برای پیشبرد عملکرد به آن نیاز داریم، عکس‌های فوری از حرکت الکترون است که می‌تواند سریع‌تر باشد و اکنون آن را داریم.

دستگاه جدید، اندازه‌گیری‌ها را در انجام کاملاً متفاوت می‌دهد که اتوثانیه‌ (attosecond) دارد و معادل یک کوئینتیلیونم یا ۱۰ به توان منفی ۱۸ ثانیه است.

اگر بخواهیم بفهمیم که این چقدر زمانی کوتاه است، باید بگوییم که نسبت یک اتوثانیه به یک عدد نسبت یک ثانیه به ۳۱.۷۱ میلیارد سال یا دو برابر عمر جهان است.

ناگفته نماند که در زمان شناسایی به این چالش کوچک برانگیز است، اما سیستم‌های قدیمی را توسعه داده‌اند که به آنها امکان می‌دهد. این تکنیک شامل دو پالس نوری با انرژی‌هایی است که با الکترون‌ها مطابقت دارند. اولی یک پالس نور فروسرخ است که الکترونها را به حالتی می‌رساند که در یک ماده نیمه‌رسانا حرکت می‌کند. سپس، یک پالس تراهرتز(THz) با انرژی کمتر می‌شود که الکترون‌ها را به مسیرهایی می‌فرستد تا برخوردهای رودررو را رقم بزنند. این یک جرقه از نور تولید می‌کند و زمان دقیق این جرقه‌ها را می‌توان برای برهمکنش‌های کوانتومی و جزئیات دیگر تحلیل و تحلیل کرد.

کیرا می‌گوید: ما از دو پالس استفاده می‌کنیم، یکی که از نظر انرژی با حالت الکترون مطابقت دارد و سپس پالس دوم که باعث تغییر حالت می‌شود. ما اساساً با این روش می‌توانیم فیلمبرداری کنیم که چگونه این دو پالس حالت کوانتومی الکترون را تغییر می‌دهند و سپس آن را به عنوان تابعی از زمان بیان می‌کنیم.

این پژوهشی می‌گوید، دستگاه‌هایی مانند این نمونه‌ها، اولین گام به سوی رایانه‌های کوانتومی بهتر است با درک نحوه حرکت، رفتار تیم‌ها و عوامل الکترون‌ها در مواد باشند.

نتایج این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.

انتهای پیام



منبع