阿秒計(jì)時(shí)（藝術(shù)概念圖）。紅色和藍(lán)色光表示電子互相碰撞，形成光爆發(fā)。
圖片來(lái)源：布拉德·巴克斯利/
將傳統(tǒng)或量子估算速率最大化的關(guān)鍵在于了解電子在固體中的行為。據(jù)一項(xiàng)發(fā)表在12日《自然》雜志上的研究，印度科羅拉多學(xué)院和美國(guó)雷根斯堡學(xué)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(yùn)動(dòng)，這是迄今為止最快的速率。
觀察到電子以阿秒級(jí)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(xiàng)成果還為多體化學(xué)的研究提供了一種“改變游戲規(guī)則”的工具，使人們就能設(shè)計(jì)具有更精確訂制屬性的新型量子材料，為未來(lái)的量子信息技術(shù)開(kāi)發(fā)新的材料平臺(tái)。
研究人員表示，計(jì)算機(jī)處理器以百兆赫的速率運(yùn)行，這相當(dāng)于每一次操作歷時(shí)十億分之1秒。在量子估算中，這是非常平緩的，由于計(jì)算機(jī)芯片中的電子每秒碰撞數(shù)萬(wàn)億次，每次碰撞就會(huì)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)量子通訊速度，研究人員一般使用聚焦極紫外線(xiàn)的短脈沖。這種爆發(fā)可以闡明圍繞原子核的電子的活動(dòng)。并且，在這種爆發(fā)中攜帶的大量能量制約了科學(xué)家對(duì)穿過(guò)半導(dǎo)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(yùn)動(dòng)，研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型的阿秒“秒表”。這個(gè)“阿秒鐘”的“鐘擺”是兩個(gè)光脈沖，一個(gè)是與電子的狀態(tài)相匹配的能量脈沖，另一個(gè)是造成狀態(tài)改變的脈沖。她們基本上可以拍攝這兩個(gè)脈沖怎樣改變電子的量子態(tài)，之后將其抒發(fā)為時(shí)間的函數(shù)。
雙脈沖序列容許研究人員進(jìn)行時(shí)間檢測(cè)，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(cè)是令人無(wú)法想像的。
量子材料可能具有強(qiáng)悍的磁性、超導(dǎo)或超流體相量子通訊速度，而量子估算則具有比精典計(jì)算機(jī)更快解決問(wèn)題的潛力。要想使?jié)摿ψ優(yōu)楝F(xiàn)實(shí)，就要從基礎(chǔ)觀察科學(xué)開(kāi)始。研究人員表示，研究固體中的電子運(yùn)動(dòng)怎樣在最基本的層面上發(fā)揮作用，可能引導(dǎo)人們朝著正確的方往前進(jìn)。（張佳欣）