Najnowsze ustalenia w tej sprawie są zasługą naukowców z LMU w Monachium oraz Instytutu Optyki Kwantowej Maxa Plancka. To właśnie oni, jak piszą na łamach Nature, dokonali bezpośredniej obserwacji zmian zachodzących we właściwościach optycznych krzemu i dwutlenku krzemu w ciągu pierwszych milionowych części miliardowej części sekundy po fotoiniekcji z wykorzystaniem impulsu laserowego.
Czytaj też: Kwantowe sztuczki sprawiły, że mikroskopia weszła na jeszcze wyższy poziom
Elektron może zaaobsorbować pojedynczy foton, jeśli ten ma wystarczającą energię, aby uwolnić elektron z potencjału organiczającego jego ruch. Jeśli energii brakuje, to elektrony mogą zostać uwolnione poprzez absorpcję więcej niż jednego fotonu jednocześnie lub poprzez tunelowanie kwantowe. Celem członków zespołu badawczego z Niemiec było zrozumienie, jak ciała stałe zmieniają swoje właściwości optyczne po fotoiniekcji przeprowadzonej z użyciem impulsu lasera. Pierwszy taki impuls wytworzył nośniki ładunku, a drugi z nimi oddziaływał.
Informacje na temat interakcji nośników ładunku z polem testowym były zakodowane w zniekształceniach wygenerowanych za pośrednictwem fotoiniekcji. Aby je zmierzyć, naukowcy wykorzystali technikę próbkowania pola optycznego i sprawdzili różne warianty. Jak wyjaśniają sami zainteresowani, w toku eksperymentów zrozumieli, jak przebiega ruch elektronów napędzany światłem.
Autorzy badań poświęconych pierwszym femtosekundom po fotoiniekcji przekonują, że ich ustalenia mogą doprowadzić do znacznego przyspieszenia elektroniki
Dlaczego w ogóle powinno nas to interesować? Choćby ze względu na fakt, jak bardzo elektronika jest zależna od kontroli przepływu nośników ładunku. Takowy może odbywać się dzięki szybkiemu zwiększaniu i zmniejszaniu zdolności tych nośników do przemieszczania się przez obwody. Mając wiedzę, jaką autorzy posiedli dzięki przeprowadzonym eksperymentom, mogliby oni doprowadzić do przetwarzania sygnałów w zakresie petahertzów. W takim scenariuszu w grę mogłoby wchodzić projektowanie tzw. elektroniki fal świetlnych, szybszej od obecnie dostępnej jakieś 100 000 razy.
Czytaj też: Miała być rewolucja, ale czy będzie? Obecne komputery kwantowe stanowią zagwozdkę
To niezwykle imponujące, jak pozornie mało praktyczne dokonania naukowców mogą zapewniać praktyczne korzyści. Oczywiście przyspieszenie elektroniki 100 tysięcy razy nie będzie kwestią tygodnia, miesiąca, czy roku, lecz bez wątpienia dalsze postępy w badaniach powinny stworzyć podwaliny dla technologii przyszłości.
