Новости науки. Насколько быстро способна работать твердотельная электроника? Большинство людей, вероятно, назовёт цифру порядка нескольких гигагерц (миллиарды переключений в секунду), имея в виду микропроцессоры. Однако, современная электроника способна генерировать сигналы даже в области нескольких терагерц (тысячи миллиардов переключений в секунду). Но предел ли это? На сегодняшний день - да, пока не будут изготовлены более совершенные устройства. Но, быть может, что-то ограничивает скорость электроники на более фундаментальном уровне - на уровне физических законов? Именно на этот вопрос попытались ответить ученые из института квантовой оптики в немецком Гархинге. На фундаментальном уровне работа твердотельного электронного устройства сводится к перемещению электронов между энергетическими уровнями (например, в полупроводнике). Грубо говоря, электроны на одном уровне замыкают ключ, на другом - размыкают его. Такие переходы крайне быстры и во всех практических приложениях их просто считают мгновенными, хотя таковыми они, конечно, не являются - типичное время их протекания составляет аттосекунды и фемтосекунды (10^-18 - 10^-15 c). Только совсем недавно начали появляться лазеры, способные генерировать импульсы столь короткой длительности. Это позволило ученым заглянуть под вуаль электронных переходов. Они направили фемтосекундный лазерный импульс на материал, который в основном состоянии является изолятором. При этом часть электронов, поглощая энергию лазера, возбуждается и переходит на более высокие энергетические уровни, на которых они могут свободно перемещаться и переносить ток. Исследователи проанализировали динамику этого процесса и выяснили, что максимальным фундаментальным пределом для частоты переключения электронного устройства является примерно 1 петагерц (миллион гигагерц). Так что, как ни крути, а транзисторы на вашем смартфоне быстрее работать не станут. Оговоримся, что речь, конечно, идёт о привычной твердотельной электронике. Никто не утверждает, что изготовление более быстрых устройств невозможно в принципе (по другим технологиям). С другой стороны, и подвести электронику к этому пределу вряд ли получится - помешают другие, чисто технологические ограничения. Статья опубликована в Nature Communications 25 марта 2022 года. #news