Физичари су смислили уређај који функционише као својеврсни електронски светионик. Емитујући сноп електрона, справа управља помоћу светлости, и то без потребе за спољашњим извором електричне енергије. Откриће би могло да унапреди квантне технологије, од рачунарства до телекомуникација, а темељи се на усмереном протоку поменутих честица које покрећу готово све појаве у савременом животу. Истраживање је спровео тим са Универзитета у Мичигену, пише Science Alert. Електрони се, иначе, покоравају правилима квантног света, што значи да испољавају понашања која немају еквивалент у макроскопском свету, попут суперпозиције. И то им омогућује да истовремено постоје у више стања. Студија обелодањује нове законитости и нуди аналогију из стварног света која помаже у разумевању тих невидљивих процеса.
Направа користи два ласерска зрака различитих боја из невидљивог инфрацрвеног спектра за контролу протока електрона кроз полупроводник. Тако се постиже учинак који се разликује од стандардног начина стварања струје. „То није уобичајен начин рада. Kада размишљате о кретању електрона кроз материјал, они се крећу јер сте применили електрично поље, па се одбијају и полако путују”, објашњава Стивен Kандиф, експериментални физичар. „Овде помоћу светлости, можете заправо испалити електроне у тачно одређеном смеру без примене електричног поља.” Истраживачи које је подржала америчка Национална дондација за науку (NSF), наводе да је струја настала у овом поступку – балистичка. A то значи да електрони путују путањом коју одређује њихова почетна брзина, за разлику од уобичајених дифузних струја, где се електрони непрестано сударају с нечистоћама и дефектима у материјалу. „Вероватно највише изненађује то што се струје произведене новим процесом уопште могу детектовати уређајем који смо направили”, нагласио је Kандиф.
Уређај је израђен у Лури нанофабрикејшн фасилити (LNF) лабораторији на Универзитету Мичиген. Један од главних изазова био је осмислити експерименталну поставку која не уводи спољна електрична поља, јер би она могла утицати на резултате. „То ми је било најтеже јер не постоји стандардни начин да се изведе”, додаје Јиминг Гонг, први аутор студије. „Зато сам сарађивао са особљем лабораторије да бисмо испробали различите поступке и температуре док нисмо смислили процес производње.” Претходни научни радови већ су показали да светлост сама може осигурати енергију за покретање електрона. Kандиф наводи да је пројекат произашао из његовог ранијег развоја фазно осетљивог детектора за стабилизацију такозваних фреквенцијских чешљева, кључних алата за прецизну контролу електромагнетских таласа.
Ново истраживање надовезује се на та сазнања и показује да се светлост може користити и за усмеравање електрона у облику снопа. „Светлост више не служи само за укључивање струје; она је сада и усмерава”, истиче Kандиф. Сноп се не усмерава физичким окретањем, већ ротирањем поларизације, односно смера титрања светлости. Наведено истраживање је, такође, и потврда предвиђања теоријског физичара Џона Сajпа са Универзитета у Торонту. Он и сарадници теоретисали су да ће оваква експерименталнс поставка произвести сноп усмерених електрона без примене напона. Механизам који стоји иза тога, познат као квантна интерфер
енција, темељни је квантни процес у којем се таласне функције честица могу конструктивно или деструктивно ускладити.
У будућности би ово изучавање могло помоћи у разјашњавању квантне геометрије материјала која одређује њихово темељно понашање. То би унапредило квантно мерење физичких величина и претварање у електрични сигнал (sensing), технике снимања и телекомуникације, оптимизујући пренос сигнала и количину података. Исто тако, примена квантне интерференције би знатно убрзала рачунарске радње повећавајући веројатноћу добијања жељених решења, а потискујући нежељена. Тај напредак би помогао у даљем проучавању субатомских честица и поља која управљају опипљивим свиетом. Описано истраживање је објављено у часопису Phyisical Review Letters.
(Илустрација Yiming Gong)
(Индекс)
