摘要：研究人员展示了一种使用光脉冲来操纵电子的方法，持续时间不到一秒钟的持续时间几乎瞬间绕过物理屏障的电子，这一壮举重新定义了计算机处理能力的潜在限制。...

如果超快的光脉冲可以以比当今最佳处理器快100万倍的速度操作计算机怎么办？包括亚利桑那大学的研究人员在内的一个科学家团队正在努力实现这一目标。

在一项开创性的国际努力中，科学学院物理学系和詹姆斯·C·怀特（James C. Wyant）光学科学学院的研究人员展示了一种使用光脉冲在石墨烯中操纵电子的方法，持续时间不到一秒钟。通过利用一种称为隧道的量子效应，他们几乎瞬间就记录了绕过物理障碍的电子，这一壮举重新定义了计算机处理能力的潜在限制。

一项发表在《自然通讯》上的研究强调了该技术如何导致Petahertz范围内的处理速度，比现代计算机芯片快1000倍。

物理和光学科学副教授穆罕默德·哈桑（Mohammed Hassan）说，以这些速度发送数据将彻底改变我们所知道的计算。 Hassan长期以来一直在追求基于轻型的计算机技术，并以前领导了开发世界上最快的电子显微镜的努力。

哈桑说：“在人工智能软件等技术的开发中，我们经历了巨大的飞跃，但是硬件开发的速度并没有快速发展。” “但是，通过依靠发现量子计算机的发现，我们可以开发与信息技术软件当前革命相匹配的硬件。超快计算机将在太空研究，化学，卫生保健等方面有很大的帮助。”

Hassan与U的U同事Nikolay Golubev一起工作，物理学助理教授；穆罕默德·森纳里（Mohamed Sennary），一位研究光学和物理学的研究生；贾利尔·沙阿（Jalil Shah），物理博士后学者；以及光学研究生Mingrui Yuan。加州理工学院的喷气推进实验室和德国慕尼黑的路德维希·马克西米利大学的同事们也加入了他们的行列。

该团队最初研究石墨烯的修饰样品的电导率，石墨烯是由单层碳原子组成的材料。当激光在石墨烯上闪耀时，激光的能量会激发材料中的电子，从而使它们移动并形成电流。

有时，这些电流相互抵消。哈桑说，发生这种情况是因为激光的能量波在地石墨烯的两侧产生相等和相反的电流。由于石墨烯的对称原子结构，这些电流相互反映并相互取消，没有可检测到的电流。

但是，如果单个电子可以在石墨烯中滑落，并且可以实时捕获和其旅程怎么办？该近乎固有的“隧道”是团队修改不同石墨烯样本的意外结果。

哈桑说：“这就是我对科学的最爱：真正的发现来自您不会期望发生的事情。” “进入实验室，您总是期待会发生什么 - 但是科学的真正美是发生的小事情，这会导致您进行更多调查。一旦我们意识到我们已经达到了这种隧道效应，我们就必须了解更多。”

研究人员使用经过修改以引入特殊的硅层的市售石墨烯光晶体管，使用了一种激光，该激光器以638个attoseconds的速度关闭，以创建Hassan所谓的“世界上最快的Petahertz量子晶体管”。

晶体管是一种充当电子开关或放大器的设备，可控制两个点之间的电流，并且是现代电子产品发展的基础。

哈桑说：“作为参考，单一的一秒钟是四分之一的一秒钟。” “这意味着这一成就代表了通过意识到Petahertz-Speed晶体管的超快计算机技术发展的巨大飞跃。”

尽管某些科学进步在严格的条件下发生，包括温度和压力，但这种新晶体管在环境条件下进行 - 为日常电子产品开辟了道路。

Hassan正在与Tech Punaunt Arizona合作，该办公室与研究人员合作，将来自U的U的发明商业化，以进行专利和市场创新。尽管原始发明使用了专门的激光，但研究人员正在促进与市售设备兼容的晶体管的开发。

哈桑说：“我希望我们可以与行业合作伙伴合作，在微芯片上实现这一PETAHERTZ-SPEED晶体管。” “亚利桑那大学已经以世界上最快的电子显微镜而闻名，我们也想以第一个Petahertz速度晶体管而闻名。”