“Attoclock”：能测量以阿秒速度移动的电子

由于电子在电子设备中的移动速度极快，所以这使人们很难看到里面发生了什么。现在，来自密歇根大学和雷根斯堡大学的工程师们开发出了一种“attoclock”，它可以以小到十八次幂分之一秒的增量对电子进行快照。

对于目前的计算机，时钟速度是以纳秒为单位，也就是十亿分之一秒。虽然这对于我们今天使用的计算机来说已经足够快了，但量子计算机还有可能大幅提高速度。

“你目前的计算机的处理器是以千兆赫为单位运行的，也就是每次操作的十亿分之一秒，“该研究的论文第一作者Mackillo Kira说道，“在量子计算中，这是极慢的，因为计算机芯片内的电子每秒碰撞数万亿次，每次碰撞都会终止量子计算周期。为了提高性能，我们需要的是快10亿倍的电子运动的快照。而现在我们有了。”

据了解，该团队的新设备可以在一个完全不同的时间尺度上进行测量--阿秒，也就是10的负18次秒。为了强调这个时间框架有多短，一秒钟内的阿秒数量是到目前为止整个宇宙历史中的秒数的两倍多。

不言而喻，记录如此微小的时间增量将是一个挑战，但该团队已经开发了一个新的系统使他们能够这样做。该技术涉及两个能量跟电子相匹配的光脉冲--第一个是红外光脉冲以让电子进入一个可以在半导体材料中移动的状态。接下来，一个较低能量的太赫兹（THz）脉冲被应用，它将电子送上轨道，迫使其发生正面碰撞。这就产生了闪光，而这些闪光的精确时间可以被分析以揭示量子相互作用和其他细节。

“我们使用了两个脉冲--一个在能量上跟电子的状态相匹配的脉冲，然后是导致状态改变的第二个脉冲，”Kira说道，“我们基本上可以拍摄这两个脉冲如何改变电子的量子状态，然后将其表达为时间的函数。”

该团队表示，像这样的设备是通过推进我们对电子如何在材料中移动、行为和互动的理解从而向更好的量子计算机迈出第一步。