ძნელი წარმოსადგენია სამყარო, რომელმაც მიაღწია ინოვაციის ზღვარს, როდესაც საქმე ეხება ელექტრონული მოწყობილობების სიჩქარეს. თუმცა, ეს არის ზუსტად ის, რაც მეცნიერთა გლობალურმა ჯგუფმა გააკეთა.

მკვლევარებმა, TU Wien-დან, TU Graz-დან და მაქს პლანკის კვანტური ოპტიკის ინსტიტუტიდან, გამოთვალეს ელექტრონული მოწყობილობების მაქსიმალური სიჩქარის ლიმიტი, ის წერტილი, როდესაც კვანტური მექანიკის კანონები ხელს უშლის მიკროჩიპების გაძლიერებას. ეს ყველაფერი Nature Communications-ში გამოქვეყნებული კვლევის მიხედვით.

მსოფლიოში ყველაზე სწრაფი მოწყობილობები ცნობილია როგორც ოპტოელექტრონიკა — სისტემები, რომლებიც იყენებენ სინათლეს ელექტროენერგიის გასაკონტროლებლად. ახალმა კვლევამ ასახა ოპტოელექტრონიკის ლიმიტი იმ სიჩქარის გამოთვლით, რომლითაც ამ მოწყობილობების ყველაზე მძლავრ ნიმუშებს შეუძლიათ მუშაობა.

გამოთვლების გასაკეთებლად ჯგუფმა ექსპერიმენტი ჩაატარა ნახევარგამტარულ მასალებსა და ლაზერებზე. სწრაფი ლაზერული პულსი ენერგიას აძლევს მასალაში არსებულ ელექტრონებს, სანამ მეორე, ოდნავ უფრო გრძელი ლაზერული პულსი წარმოქმნის მასალაში ელექტრო დენს.

მკვლევრები აკვირდებოდნენ დენს უფრო და უფრო მოკლე ლაზერული იმპულსების გამოყენებისას მანამ, სანამ ჰაიზენბერგის განუზღვრელობის პრინციპი მათ ამის საშუალებას არ უზღუდავდა. პრინციპი ამბობს, რომ რაც უფრო ზუსტად გაზომავთ ნაწილაკების ერთ ცვლადს, როგორიცაა მისი პოზიცია, მით უფრო გაურკვეველი იქნება სხვა ცვლადები, როგორიცაა იმპულსი, და პირიქით.

ოპტოელექტრონიკის ზედა ზღვარი

მკვლევრებმა ასევე გამოიყენეს თავიანთი დასკვნები კომპლექსურ კომპიუტერულ სიმულაციებზე, რათა უკეთ გაეაზრებინათ თავიანთი დაკვირვებები. უფრო მოკლე ლაზერული იმპულსების გამოყენება ნიშნავს, რომ მკვლევრებმა ზუსტად გამოთვალეს, როდის მიიღეს ელექტრონებმა ენერგია. თუმცა, ჰაიზენბერგის პრინციპიდან გამომდინარე, მსგავსი გაჩნდა მოპოვებული ენერგიის რაოდენობის შემცირების ფასად. ეს, მკვლევრების თქმით, გადაულახავი დაბრკოლება იქნება ელექტრონული მოწყობილობებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ელექტრონების ზუსტ გამოთვლებს ზუსტი კონტროლისთვის.

შესაბამისად, მეცნიერების აზრით, ოპტოელექტრონული სისტემების ზედა ზღვარი არის ერთი პეტაჰერცი, რაც უდრის მილიონ გიგაჰერცს. უფრო დიდი სიჩქარე უკვე კვანტური ფიზიკის კანონების დარღვევა იქნება.

თუმცა, გუნდი ასევე აცხადებს, რომ მრავალი სხვა ტექნიკური დაბრკოლება უშლის ხელს ამ სიჩქარის მიახლოებას. ეს კი ნიშნავს, რომ ხსენებულ ზედა ზღვართან მიახლოებამდე ჯერ კიდევ შორს ვართ.

"რეალისტური ტექნიკური ზედა ზღვარი, სავარაუდოდ, მნიშვნელოვნად დაბალია. მიუხედავად იმისა, რომ ბუნების კანონები, რომლებიც განსაზღვრავენ ოპტოელექტრონიკის სიჩქარის საბოლოო ზღვარს, რისი დაძლევაც გაგვიჭირდება, მათი ანალიზი და გაგება ტექნოლოგიების განვითარებისთვის მნიშვნელოვანია", — ამბობენ მკვლევრები.