นักฟิสิกส์ได้สร้างคลื่นแสงที่มีขั้วเดียวอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งหมายความว่ามันทำงานราวกับว่ามันเป็นเพียงคลื่นสนามไฟฟ้าบวก แทนที่จะเป็นการสั่นแบบบวก-ลบตามปกติที่พบในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า พัลส์บวกมีจุดสูงสุดที่คมชัดและแอมพลิจูดสูง มีพลังมากพอที่จะสลับหรือย้ายสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ หมายความว่าสามารถใช้เพื่อจัดการข้อมูลควอนตัมและอาจเร่งความเร็วการประมวลผลแบบเดิมได้เช่นกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและโดยเฉพาะอย่างยิ่งแสงพัลส์สามารถใช้เพื่อสลับ แสดงลักษณะ และควบคุม
สถานะควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์ด้วยความแม่นยำอย่างไม่น่าเชื่อ
หัวหน้าทีมMackillo KiraและRupert HuberจากUniversity of Michigan ในสหรัฐอเมริกาและมหาวิทยาลัย Regensburg ในเยอรมนีอธิบาย อย่างไรก็ตาม รูปร่างของพัลส์ดังกล่าวโดยพื้นฐานแล้วจำกัดอยู่ที่การรวมกันของการสั่นบวกและลบที่รวมกันเป็นศูนย์ ผลก็คือ วงจรบวกอาจเคลื่อนตัวพาประจุ (อิเล็กตรอนหรือรู) แต่วงจรลบจะดึงพวกมันกลับไปที่ช่อง 1
ยอดบวกนั้นแรงพอที่จะเปลี่ยนหรือย้ายสถานะอิเล็กทรอนิกส์
พัลส์สวิตซ์ควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์ในอุดมคติจะต้องไม่สมมาตรอย่างมากถึงขั้นเป็นทิศทางเดียวโดยสมบูรณ์ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มันจะมีครึ่งรอบของการสั่นของสนามเป็นบวก (หรือลบ) เท่านั้น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ พัลส์ดังกล่าวสามารถพลิกสถานะควอนตัม เช่น ควอนตัมบิตได้ในเวลาต่ำสุด (ครึ่งรอบ) และมีประสิทธิภาพสูงสุด (ไม่มีการแกว่งไปมา)
สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้โดยพื้นฐานสำหรับคลื่นที่แพร่กระจายอย่างอิสระ แต่ Kira, Huber และเพื่อนร่วมงานพบวิธีสร้าง “สิ่งที่ดีที่สุดถัดไป” ในรูปแบบของคลื่นกึ่งยูนิโพลาร์ซึ่งประกอบด้วยพีคบวกแอมพลิจูดสูงที่สั้นมากคั่นกลางระหว่างสองคลื่น พีคติดลบที่มีแอมพลิจูดต่ำและยาว “จุดสูงสุดที่เป็นบวกนั้นแข็งแกร่งพอที่จะเปลี่ยนหรือย้ายสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์” Kira และ Huber อธิบาย “ในขณะที่จุดสูงสุดที่เป็นลบนั้นเล็กเกินไปที่จะมีผลกระทบมาก”
ในการทำงานของพวกเขา นักวิจัยเริ่มต้นด้วยกองฟิล์มนาโนที่พัฒนาขึ้นใหม่ซึ่งทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ เช่น อินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ (InGaAs) ที่ปลูกแบบ epitaxially บนแกลเลียมอาร์เซไนด์แอนติโมไนด์ (GaAsSb) ฟิล์มนาโนแต่ละแผ่นมีความหนาเพียงไม่กี่อะตอม และที่บริเวณรอยต่อระหว่างฟิล์มเหล่านี้ เลเซอร์พัลส์ที่สั้นมากสามารถกระตุ้นอิเล็กตรอนส่วนใหญ่ในฟิล์ม InGaAs ได้ หลุมที่เหลือจากอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นยังคงอยู่ในฟิล์ม GaAsSb ทำให้เกิดการแยกประจุ
“จากนั้นเราได้ใช้ประโยชน์จากการค้นพบทางทฤษฎีควอนตัม
ของเราในการใช้ประโยชน์จากแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตระหว่างอิเล็กตรอนที่มีประจุตรงข้ามและรูเพื่อดึงพวกมันกลับมารวมกันด้วยวิธีที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ” Kira กล่าวกับPhysics World “การชาร์จแบบเร็วและการสั่นแบบชาร์จช้าเมื่อรวมกันจะปล่อยคลื่นยูนิโพลาร์ที่เราปรับแต่งให้เป็นพัลส์แสงครึ่งรอบที่มีประสิทธิภาพในส่วนอินฟราเรดไกลและเทราเฮิรตซ์ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า”
ฮูเบอร์อธิบายการแผ่รังสีเทระเฮิรตซ์ที่เกิดขึ้นว่าเป็น “ขั้วเดียวที่น่าทึ่ง” โดยค่าพีคครึ่งรอบที่เป็นบวกเดี่ยวจะมีค่าสูงกว่าค่าพีคที่เป็นค่าลบสองค่าประมาณสี่เท่า ในขณะที่นักวิจัยทำงานมาเป็นเวลานานในการผลิตพัลส์แสงที่มีรอบการสั่นน้อยลงและน้อยลง ความเป็นไปได้ในการสร้างพัลส์ขนาดเทระเฮิรตซ์ที่สั้นจนมีประสิทธิผลน้อยกว่าการสั่นเพียงครึ่งเดียวนั้นเป็นไปได้ เขากล่าวเสริมว่า “เกินความฝันที่กล้าหาญของเรา “.
Kira และ Huber กล่าวว่าสนามเทระเฮิรตซ์แบบยูนิโพลาร์เหล่านี้อาจเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังในการควบคุมวัสดุควอนตัมแบบใหม่ในช่วงเวลาที่เทียบได้กับการเคลื่อนที่ด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ นักวิจัยเสนอว่าฟิลด์เหล่านี้ยังสามารถใช้เป็น “กลไกนาฬิกา” ที่เหนือชั้นและกำหนดไว้อย่างดีสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงรุ่นต่อไป สุดท้าย พวกเขาอ้างว่าตัวส่งสัญญาณใหม่นี้ “ได้รับการดัดแปลงอย่างสมบูรณ์แบบ” เพื่อทำงานร่วมกับเลเซอร์โซลิดสเตตกำลังสูงระดับอุตสาหกรรม และด้วยเหตุนี้จึงสามารถสร้าง “แพลตฟอร์มที่ปรับขนาดได้อย่างมากสำหรับการใช้งานทั้งในด้านวิทยาศาสตร์พื้นฐานและอุตสาหกรรม”
นักวิจัยที่รายงานผลงานของพวกเขาในLight: Science & Applicationsกล่าวว่าพวกเขาได้เริ่มใช้พัลส์เหล่านี้เพื่อสำรวจแพลตฟอร์มใหม่สำหรับการประมวลผลข้อมูลควอนตัม “การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การรวมพัลส์เหล่านี้เข้ากับกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน ซึ่งช่วยให้เราสามารถเพิ่มความเร็วของกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดระดับอะตอมเป็นมาตราส่วนเวลาไม่กี่เฟมโตวินาที (1 fs = 10 -15วินาที) และด้วยเหตุนี้จึงจับการเคลื่อนไหวในพื้นที่จริงและเวลา ของอิเล็กตรอนในวิดีโอไมโครสโคปที่มีการเคลื่อนไหวช้าเป็นพิเศษ” พวกเขาอธิบาย
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
