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。
圖片來源：布拉德·巴克斯利/
將傳統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。據一項發表在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通，有助于將處理速率提升到目前可能速率的10億倍。據悉，這項成果還為多體化學的研究提供了一種“改變游戲規則”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。這種爆發可以闡明圍繞原子核的電子的活動。并且，在這種爆發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相匹配的能量脈沖，另一個是造成狀態改變的脈沖。她們基本上可以拍攝這兩個脈沖怎樣改變電子的量子態，之后將其抒發為時間的函數。
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。要想使潛力變為現實，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揮作用，可能引導人們朝著正確的方往前進。（張佳欣）