ГлавнаяНовостиНаука

Ученые рассчитали абсолютный квантовый предел скорости электроники

Наука
02.04.2022
791
0.0
Ученые рассчитали абсолютный квантовый предел скорости электроники
Электроника не может становиться быстрее бесконечно, рано или поздно скорость работы микрочипов упрется в потолок законов физики. С помощью квантовой механики ученые из Австрии и Германии подсчитали, после какого предела скорость генерирования и передачи сигналов полупроводниками перестанет увеличиваться.

Хорошо известно, что ничего не движется быстрее скорости света, в том числе, в оптоэлектронике, где в качестве носителей информации используются электронные и оптические сигналы. Команда специалистов из Технического университета Вены, Технического университета Граца и Института Макса Планка установили верхний лимит скорости оптоэлектронных устройств, сообщает New Atlas.

Для этого они провели эксперимент с использованием полупроводящих материалов и лазеров сверхкоротких импульсов, которые сдвигали электроны в полупроводниках в более высокое энергетическое состояние. Затем, второй, чуть более долгий импульс отправлял электроны в определенном направлении, создавая электрический ток.

Обстреливая полупроводник все более короткими импульсами, ученые, в определенный момент, когда процесс начал спотыкаться о принцип неопределенности Гейзенберга: чем точнее измеряешь одну характеристику частицы, тем менее определенной становится другая. В данном случае, они нашли точку, после которой наблюдатель может точно сказать, когда электроны получают энергию от импульсов, но уже не в состоянии определить объем энергии, которую электроны получают. Без этого невозможно точно управлять электронными устройствами.

Так исследователи вывели верхний предел скорости оптоэлектронных систем: один петагерц, то есть миллион ГГц. Это жесткое ограничение, его невозможно обойти инженерными методами, поскольку в его основе законы квантовой физики.

Беспокоиться об этом лимите, пожалуй, не стоит. Маловероятно, чтобы мы в обозримом будущем приблизились к нему. По словам ученых, более насущны другие технические трудности, которые придется решать, прежде чем оптоэлектроника дойдет до петагерцовых скоростей. Но знание лимита должно помочь в проектировании более эффективных устройств.

Команда исследователей из Германии успешно продемонстрировала в начале года, что скорость электронов в нанонитях можно значительно повысить — примерно на 30%, если воздействовать на сердцевину растягивающим усилием. Этот феномен открывает возможность разработки сверхбыстрых транзисторов.
Аватар enr091 Наталия Ришко
Журналист/Gazetainform


Комментарии (0)

avatar