Свет, вероятно, станет предпочтительным инструментом для управления электрическим током и обработки данных. В конце концов, его электрическое поле управляет поведением электронов, которые являются источником электрического тока и кодируют информацию в наших компьютерах и сетях связи. Возможность манипулировать электронами с помощью света открыла бы новую эру, разрешив частоту переключения 1015 в секунду, поскольку световые волны колеблются на частотах этого порядка.
Но для воплощения этого видения в реальность потребуется практически идеальный контроль над свойствами световых волн. В новой обзорной статье в Nature Photonics Ференц Краус и его американский коллега Марк Стокман (специалист по физике твердого тела) обсуждают свои дальновидные концепции и указывают на возможные пути достижения этой цели.
Их идеи основаны на первоначальных теоретических и экспериментальных исследованиях, которые предполагают, что колеблющееся электрическое поле света может переключать электрический ток и модулировать свет, втекающий и передаваемый / отражаемый твердотельными устройствами. Этот тип взаимодействия между оптическими полями и электронами обеспечивает техническую основу для области аттосекундной физики и впервые позволил наблюдать движения электронов внутри атомов в реальном времени с помощью аттосекундных световых вспышек. Аттосекунда — это миллиардная (10-9) миллиардной доли секунды, другими словами, в 1018 раз короче секунды. Более того, можно точно слепить форму этих аттосекундных вспышек (i.е. как их интенсивность меняется со временем), при условии, что у человека есть точный контроль над поведением лазеров, которые их производят.
В своей статье Краус и Стокманн описывают методы, которые были разработаны для достижения этой цели.
В новый выпуск журнала Nature Photonics также включен отчет о последней работе профессора.
Краус и его команда в сотрудничестве с Марком Штокманом и Вадимом Апальковым из GSU. Они показали, что ток, генерируемый в изоляционном материале (диоксиде кремния) электрическим полем интенсивного и ультракороткого лазерного импульса, дает информацию о точной форме волны импульса, который его породил.
Это открытие представляет собой первый шаг к реализации детектора, который может визуализировать форму световых волн, точно так же, как осциллограф «воспроизводит» микроволны.
Этот прорыв означает, что аттосекундная технология по крайней мере на пути к расширению области электронной метрологии до оптического диапазона частот. Приведет ли это к соответствующему увеличению скорости обработки сигналов, остается открытым вопросом. «Наша цель — разработать микросхему, которая позволяет нам включать и выключать электрические токи на оптических частотах.
Это повысит скорость обработки информации в 100000 раз, и это настолько быстро, насколько это возможно."Опубликованные эксперименты все еще находятся в сфере фундаментальных исследований. Но ученые начали выходить за рамки традиционной электроники и фотоники, открывая тем самым путь к гораздо более эффективной световой электронике.