在普通人看來，電子產(chǎn)品的速度應(yīng)該會(huì)一直向著更快的方向去發(fā)展。但受物理定律的限制，這件事顯然是會(huì)有個(gè)無形的“天花板”的。

在近日發(fā)表于《自然通訊》期刊上的一篇文章中，來自?shī)W地利維也納技術(shù)大學(xué)(TU Wien)、格拉茨技術(shù)大學(xué)(TU Graz)和馬克思·普朗克量子光學(xué)研究所的一支團(tuán)隊(duì)，就介紹了光電子設(shè)備可能達(dá)到的速率上限。

眾所周知，電子設(shè)備 —— 尤其是用光來控制電子的系統(tǒng) —— 也面臨著光速這個(gè)上限?，F(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)計(jì)算出了它的極限速度，可知量子力學(xué)成為了讓微芯片運(yùn)行得更快的一大阻礙。

研究團(tuán)隊(duì)使用了半導(dǎo)體材料 + 激光器開展了實(shí)驗(yàn) —— 首先用超短激光脈沖擊中半導(dǎo)體，讓材料中的電子轉(zhuǎn)換到更高的能量狀態(tài)，以使之能夠自由移動(dòng);然后借助第二個(gè)稍長(zhǎng)的激光脈沖(朝向某個(gè)方向發(fā)射)以產(chǎn)生電流。

借助上述技術(shù)和復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模擬，研究團(tuán)隊(duì)用越來越短的激光脈沖來沖擊半導(dǎo)體。但在某個(gè)時(shí)刻，該過程開始與還說呢寶的不確定性原理發(fā)生沖突。

作為一種奇怪的量子現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)你越想要準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)粒子的某種特性，就越無法確定它的另一種特性。

在此種情況下，使用較短的激光脈沖，意味著觀察者可以準(zhǔn)確地判斷電子何時(shí)獲得能量。作為代價(jià)，我們無法同時(shí)準(zhǔn)確估量其獲得的能量。

對(duì)于電子設(shè)備來說，這顯然是一個(gè)非常重要的問題 —— 如果不知道電子的確切能量，就意味著它們無法被精確控制。

據(jù)此，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算出了光電子系統(tǒng)可能達(dá)到的速率的絕對(duì)上限為 1 拍赫茲(PHz)，也就是百萬(wàn)吉赫茲 —— 作為一個(gè)無法越過的屏障，過后就是量子物理定律所屬的領(lǐng)域了。

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在 2022 年 3 月 25 日的《自然通訊》( Nature Communications )雜志上，原標(biāo)題為《The speed limit of optoelectronics》。

關(guān)鍵詞： 光電子設(shè)備 速率上限 物理定律 微芯片運(yùn)行