超短光脉冲快速 ‘光波’ 计算机

光显示由一个国际团队极短，可配置的”飞秒”脉冲可能导致未来 100000 倍比跑得快当今电子的计算机。

研究人员，包括密歇根大学工程师表明他们能控制在激光脉冲内的山峰和也扭曲的光。

方法将移动电子更快和更有效地比电流 — — 与可靠对其量子态的影响。这是步所谓”光波电子学”，在更遥远的未来，量子计算，说 Mackillo 基拉，电气工程和计算机科学的 U-M 教授曾参与此项研究。

例如，电子移动通过半导体中的一台电脑，偶尔跑进其他电子的能量以热的形式释放。但一个叫做光波电子的概念提出了电子之外，还能引导下超快激光脉冲。而在一辆车中的高速度使更多的驱动程序会撞到东西，高速的电子可以使旅行时间总是那么短暂，它是统计学上不太可能撞到任何东西。

鲁珀特 · 胡伯，领导这次实验的雷根斯堡大学的物理学教授说:”在过去的几年中，我们和其他团体已经找到，超短激光脉冲振荡电场是实际上可以来回固体中, 移动电子”。”每个人都是立即兴奋因为一个可能能够利用此原理，建立未来的电脑，在前所未有的时钟速率工作 — — 比先进的电子快 10 至 10 万倍。”

但首先，研究人员需要能够控制电子在半导体中。这项工作一步步朝着这种能力调动团体内部使用太赫兹辐射的半导体晶体的电子 — — 微波和红外线之间的电磁波频谱的一部分。

研究人员照成半导体镓硒化晶体激光脉冲。这些脉冲被非常短在小于 100 飞秒或 100 秒的千万亿分之一。每个脉冲弹出电子在半导体进入更高的能量水平 — — 这就意味着他们有自由走动 — — 和扛起。关于脉冲半导体晶体的不同取向意味着电子移动通过晶体，向不同的方向 — — 例如，他们可以运行沿原子键或在他们之间。

“风景可以被看作是平坦笔直的街道电子一晶体的方向，但为其他不同的能量，它可能看起来更像一个倾斜平面向一侧，”说 Fabian 兰格，在雷根斯堡物理所博士班学生。”这意味着，电子可能不再在激光场的方向移动但表演自己受制于微观环境的运动”。

当电子发出光，因为他们来自更高的能量水平时，他们不同的旅程被反映在脉冲。他们发出多比电磁辐射会更短的脉冲。这些脉冲光被几个飞秒长。

里面的水晶，它们是不够快，采取其他电子快照，以及他们在原子间移动，他们也可以用来读取和写入电子信息。为此，研究人员将需要能够控制这些脉冲 — — 和晶体提供一系列的工具。

“有像手指内的脉冲快速振荡。基拉，其集团在德国马尔堡大学和研究人员一起工作，来解释胡伯的实验说︰ 我们很容易就可以通过转动的晶体，移动手指的位置”。

晶体可能也扭传出光波与否，取决于其对传入的激光脉冲的方向。

因为飞秒脉冲足够快，拦截电子之间被放入一种兴奋的状态，从该国下来，他们可以可能会被用于使用电子中激发态作为量子比特的量子计算。

“例如，在这里我们设法推出一个电子同时通过两个激励途径，这是不可能的经典。这就是量子世界。在量子世界中，奇怪的事情发生，”吉良说。

电子是足够小，它的行为像波一样的粒子 — — 当它处于兴奋的状态，它的波长变化。因为一次电子在两个激发态，这些两波干扰与另一个和电子发出的飞秒脉冲在留下指纹。

基拉说，”这种真正的量子效应可以被视为在飞秒脉冲新、 可控，振荡频率和方向，”。”这当然是基本的物理学。以同样想法可能优化的化学反应。你可能就得将信息存储或传输信息安全地通过量子密码术的新方法。

Huber 是频闪慢动作摄像机来揭示的一些性质，如电子在原子内走动最快进程尤其感兴趣。

“我们的晶态固体弥补神奇的灯源，在这一领域 — — 与前所未有的可能性为脉冲整形，”他说。

工作，题为”对称控制时间结构的高次谐波载体领域从大块晶体，”论文将发表在自然光子学 》。这项研究是由欧洲研究委员会和德国研究基金会资助的。