Fizičari su smislili uređaj koji funkcioniše kao svojevrsni elektronski svetionik. Emitujući snop elektrona, sprava upravlja pomoću svetlosti, i to bez potrebe za spoljašnjim izvorom električne energije. Otkriće bi moglo da unapredi kvantne tehnologije, od računarstva do telekomunikacija, a temelji se na usmerenom protoku pomenutih čestica koje pokreću gotovo sve pojave u savremenom životu. Istraživanje je sproveo tim sa Univerziteta u Mičigenu, piše Science Alert. Elektroni se, inače, pokoravaju pravilima kvantnog sveta, što znači da ispoljavaju ponašanja koja nemaju ekvivalent u makroskopskom svetu, poput superpozicije. I to im omogućuje da istovremeno postoje u više stanja. Studija obelodanjuje nove zakonitosti i nudi analogiju iz stvarnog sveta koja pomaže u razumevanju tih nevidljivih procesa.
Naprava koristi dva laserska zraka različitih boja iz nevidljivog infracrvenog spektra za kontrolu protoka elektrona kroz poluprovodnik. Tako se postiže učinak koji se razlikuje od standardnog načina stvaranja struje. „To nije uobičajen način rada. Kada razmišljate o kretanju elektrona kroz materijal, oni se kreću jer ste primenili električno polje, pa se odbijaju i polako putuju”, objašnjava Stiven Kandif, eksperimentalni fizičar. „Ovde pomoću svetlosti, možete zapravo ispaliti elektrone u tačno određenom smeru bez primene električnog polja.” Istraživači koje je podržala američka Nacionalna dondacija za nauku (NSF), navode da je struja nastala u ovom postupku – balistička. A to znači da elektroni putuju putanjom koju određuje njihova početna brzina, za razliku od uobičajenih difuznih struja, gde se elektroni neprestano sudaraju s nečistoćama i defektima u materijalu. „Verovatno najviše iznenađuje to što se struje proizvedene novim procesom uopšte mogu detektovati uređajem koji smo napravili”, naglasio je Kandif.
Uređaj je izrađen u Luri nanofabrikejšn fasiliti (LNF) laboratoriji na Univerzitetu Mičigen. Jedan od glavnih izazova bio je osmisliti eksperimentalnu postavku koja ne uvodi spoljna električna polja, jer bi ona mogla uticati na rezultate. „To mi je bilo najteže jer ne postoji standardni način da se izvede”, dodaje Jiming Gong, prvi autor studije. „Zato sam sarađivao sa osobljem laboratorije da bismo isprobali različite postupke i temperature dok nismo smislili proces proizvodnje.” Prethodni naučni radovi već su pokazali da svetlost sama može osigurati energiju za pokretanje elektrona. Kandif navodi da je projekat proizašao iz njegovog ranijeg razvoja fazno osetljivog detektora za stabilizaciju takozvanih frekvencijskih češljeva, ključnih alata za preciznu kontrolu elektromagnetskih talasa.
Novo istraživanje nadovezuje se na ta saznanja i pokazuje da se svetlost može koristiti i za usmeravanje elektrona u obliku snopa. „Svetlost više ne služi samo za uključivanje struje; ona je sada i usmerava”, ističe Kandif. Snop se ne usmerava fizičkim okretanjem, već rotiranjem polarizacije, odnosno smera titranja svetlosti. Navedeno istraživanje je, takođe, i potvrda predviđanja teorijskog fizičara Džona Sajpa sa Univerziteta u Torontu. On i saradnici teoretisali su da će ovakva eksperimentalns postavka proizvesti snop usmerenih elektrona bez primene napona. Mehanizam koji stoji iza toga, poznat kao kvantna interfer
encija, temeljni je kvantni proces u kojem se talasne funkcije čestica mogu konstruktivno ili destruktivno uskladiti.
U budućnosti bi ovo izučavanje moglo pomoći u razjašnjavanju kvantne geometrije materijala koja određuje njihovo temeljno ponašanje. To bi unapredilo kvantno merenje fizičkih veličina i pretvaranje u električni signal (sensing), tehnike snimanja i telekomunikacije, optimizujući prenos signala i količinu podataka. Isto tako, primena kvantne interferencije bi znatno ubrzala računarske radnje povećavajući verojatnoću dobijanja željenih rešenja, a potiskujući neželjena. Taj napredak bi pomogao u daljem proučavanju subatomskih čestica i polja koja upravljaju opipljivim svietom. Opisano istraživanje je objavljeno u časopisu Phyisical Review Letters.
(Ilustracija Yiming Gong)
(Indeks)
