阿秒計時（藝術概念圖）。紅色和藍色光表示電子互相碰撞，形成光爆發(fā)。
圖片來源：布拉德·巴克斯利/
將傳統(tǒng)或量子估算速率最大化的關鍵在于了解電子在固體中的行為。據(jù)一項發(fā)表在12日《自然》雜志上的研究，印度科羅拉多學院和美國雷根斯堡學院的研究人員合作，捕捉到了電子在幾百阿秒（1阿秒=10-18秒）內(nèi)的運動，這是迄今為止最快的速率。
觀察到電子以阿秒級的增量聯(lián)通，有助于將處理速率提升到目前可能速率的10億倍。據(jù)悉，這項成果還為多體化學的研究提供了一種“改變游戲規(guī)則”的工具，使人們就能設計具有更精確訂制屬性的新型量子材料，為未來的量子信息技術開發(fā)新的材料平臺。
研究人員表示，計算機處理器以百兆赫的速率運行，這相當于每一次操作歷時十億分之1秒。在量子估算中，這是非常平緩的，由于計算機芯片中的電子每秒碰撞數(shù)萬億次，每次碰撞就會中止量子估算周期。“為了提高量子估算的性能，我們須要的是快10億倍的電子運動速率的快照。如今，我們做到了。”
為了觀察二維量子材料中的電子運動量子通訊速度，研究人員一般使用聚焦極紫外線的短脈沖。這種爆發(fā)可以闡明圍繞原子核的電子的活動。并且，在這種爆發(fā)中攜帶的大量能量制約了科學家對穿過半導體的電子的清晰觀察。
為了觀察自由電子在固體中的超快運動，研究人員開發(fā)了一種新型的阿秒“秒表”。這個“阿秒鐘”的“鐘擺”是兩個光脈沖，一個是與電子的狀態(tài)相匹配的能量脈沖，另一個是造成狀態(tài)改變的脈沖。她們基本上可以拍攝這兩個脈沖怎樣改變電子的量子態(tài)，之后將其抒發(fā)為時間的函數(shù)。
雙脈沖序列容許研究人員進行時間檢測，其精確度比加速電子的太赫茲光周期的百分之一還要高。這些高精度的檢測是令人無法想像的。
量子材料可能具有強悍的磁性、超導或超流體相量子通訊速度，而量子估算則具有比精典計算機更快解決問題的潛力。要想使?jié)摿ψ優(yōu)楝F(xiàn)實，就要從基礎觀察科學開始。研究人員表示，研究固體中的電子運動怎樣在最基本的層面上發(fā)揮作用，可能引導人們朝著正確的方往前進。（張佳欣）