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時間分辨率達到萬億分之一秒 單電子探測精度創紀錄
2025年08月19日 10:56:46
來源：化工儀器網 點擊量：450
英國國家物理實驗室研究團隊開發出超高精度單電子探測技術，其時間分辨率達到創紀錄的萬億分之一秒(皮秒級)，為量子通信、量子計算等前沿領域帶來新的可能性。
近日，英國國家物理實驗室研究團隊開發出超高精度單電子探測技術，其時間分辨率達到創紀錄的萬億分之一秒(皮秒級)。相關研究成果發表于《物理評論快報》，為新一代量子設備的研發奠定了堅實基礎。
單電子探測技術通過精確測量單個電子的行為，可以實現超高的精度。該技術利用先進的材料和微納加工工藝，構建出對電子極為敏感的探測器。當電子通過探測器時，其微小的電荷變化被迅速捕捉并轉化為電信號。
然而，傳統電子電路存在大量電子，這些粒子之間的相互作用往往會導致效率損失。能否精確操控單個電子以制造出單電子高速電路，成為科學家面臨的一大難題。
針對這一難題，研究團隊創新性地采用半導體砷化鎵薄片作為實驗平臺，通過精確注入和追蹤兩個電子的相互作用過程，實現了此前未有過的單電子探測精度。
實驗過程中，研究團隊將兩個電子分別注入材料的不同位置。當這兩個帶電粒子高速接近時，它們之間的庫侖力導致其運動軌跡發生偏轉。通過實時監測這種微妙變化，在電子相互作用發生后的6皮秒內完成了電子探測，這一速度較現有技術提升約100倍。在這一時間尺度探測到電子，有助揭示兩個電子“一舉一動”的細節，為理解電子行為本質并設計新型電子器件提供了重要工具。
這一過程的時間分辨率極高，達到了萬億分之一秒的水平。這種超高精度使得科學家們能夠更深入地理解電子的量子行為，探索量子世界的奧秘，為量子通信、量子計算等前沿領域帶來新的可能性。
素材來源：科技日報
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