科技日報(bào)記者 劉霞

英國國家物理實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出超高精度單電子探測技術(shù)，其時(shí)間分辨率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的萬億分之一秒（皮秒級(jí)）。這項(xiàng)發(fā)表于最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》的研究成果，為新一代量子設(shè)備的研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)電子電路存在大量電子，這些粒子之間的相互作用往往會(huì)導(dǎo)致效率損失。能否精確操控單個(gè)電子，以制造出單電子高速電路？最新電子檢測方法朝這一目標(biāo)邁進(jìn)了一步。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用半導(dǎo)體砷化鎵薄片作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過精確注入和追蹤兩個(gè)電子的相互作用過程，實(shí)現(xiàn)了前所未有的單電子探測精度。

實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)將兩個(gè)電子分別注入材料的不同位置。當(dāng)這兩個(gè)帶電粒子高速接近時(shí)，它們之間的庫侖力導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測這種微妙變化，在電子相互作用發(fā)生后的6皮秒內(nèi)完成了電子探測，這一速度較現(xiàn)有技術(shù)提升約100倍。在這一時(shí)間尺度探測到電子，有助揭示兩個(gè)電子“一舉一動(dòng)”的細(xì)節(jié)，為理解電子行為本質(zhì)并設(shè)計(jì)新型電子器件提供了重要工具。

單個(gè)電子本質(zhì)上是量子粒子，這項(xiàng)技術(shù)突破意味著科學(xué)家現(xiàn)在可以更深入地探索和利用電子的量子特性，為量子通信、量子計(jì)算等前沿領(lǐng)域帶來新的可能性。單電子設(shè)備可完成某些單光子量子設(shè)備的任務(wù)，這些設(shè)備有望實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)集成，為量子計(jì)算小型化開辟新道路。此外，該技術(shù)還可用于電流標(biāo)準(zhǔn)的精確測定。