|
|
تکنیک جدید حسگری بار با سرعت بالا، فناوری کوانتومی را پیش میبرد
محققان در آزمایشگاه ملی فیزیک انگلستان (NPL) یک تکنیک جدید حسگری بار با سرعت بالا برای الکترونهای بالستیک گزارش کردهاند؛ تکنیکی که به صورت بالقوه میتواند در حوزههای اپتیک کوانتومی الکترونی، اندازهشناسی الکتریکی کوانتومی، فناوری کیوبیت پرنده و حسگری سیگنال مفید باشد.
این مطالعه نشان میدهد که حضور یک الکترون بالستیک منفرد میتواند با ردیابی مسیر یک الکترون «حسگر» سریع دیگر آشکار شود. با هدایت مسیر این الکترونها نزدیک به هم، دافعه کوچک بین آنها میتواند مسیر الکترون حسگر را درست مثل تعویض مسیر یک قطار یا منحرف شدن خودروها از بزرگراه تغییر دهد.
وقتی حسگرهای بار در دستگاههای کوانتومی استفاده میشوند، بهطور مداوم اندازهگیری میشوند و هر نمونه به اندازهای طولانی است که سیگنال را از نوفه (نویز) جدا کند. سیستم حسگری NPL با بهرهگیری از همزمانسازی بین الکترونهای آشکارساز و حسگر، انتخاب زمانی بسیار دقیقی را امکانپذیر میکند و تنها در یک پنجره زمانی بسیار کوچک نمونهبرداری کرده و برهمکنشهایی را که در عرض ۱-۲ پیکوثانیه رخ میدهند، شناسایی میکند.
برای درک بهتر این قضیه، پلتفرمهای گوناگونی از فناوری کوانتومی وجود دارند که در مراحل مختلف توسعه قرار داشته و در تعیین عملیترین گزینه برای کاربردها، با یکدیگر رقابت میکنند. کار NPL یک ویژگی کلیدی پلتفرمی را که بر اساس الکترونهای بالستیک در نیمههادیها میباشد، برجسته میکند. این سامانهها که تا حدی شبیه به سامانههای اپتیک کوانتومی هستند، ذاتاً در مقیاسهای زمانی بسیار سریع عمل میکنند. طرحهای حسگری یکی از اجزای ضروری برای ساخت مدارهای پیچیده تکالکترونی و گشودن مسیر به سوی فناوریهای کوانتومی جدید به شمار میروند.
جاناتان فلچر، دانشمند ارشد این پروژه، گفت:
«تمامی هادیها ویژگی فیزیک فیزیک تکالکترونی بالیستیک را در مقیاس اتمی و در بازههای زمانی خیلی کوتاه در بردارند؛ اما این که بتوان این پدیده را در سطح یک الکترون تنها شناسایی کرد، بسیار نادر است؛ چه برسد به توانایی کنترل مستقیم آن. این کنترل و شناسایی دقیقاً همان چیزی است که سیستم ما ارائه میدهد. برای من این موضوع هیجانانگیز است، زیرا کنترل الکتریسیته در مقیاس نانومتر و پیکوثانیه ابزاری بنیادی برای اندازهشناسی محسوب میشود و همچنین راهی به سوی سایر قابلیتهای مبتنی بر فناوری کوانتومی باز میکند».
منبع: https://www.npl.co.uk/news/sensing-single-ballistic-electrons
تهیه کننده: خانم پریسا سادات حسینیان، کارشناس مرکز اندازه شناسی، اوزان و مقیاسها
|