在普通人看來，電子產品的速度應該會一直向著更快的方向去發展。但受物理定律的限制，這件事顯然是會有個無形的“天花板”的。

在近日發表于《自然通訊》期刊上的一篇文章中，來自奧地利維也納技術大學(TU Wien)、格拉茨技術大學(TU Graz)和馬克思·普朗克量子光學研究所的一支團隊，就介紹了光電子設備可能達到的速率上限。

眾所周知，電子設備 —— 尤其是用光來控制電子的系統 —— 也面臨著光速這個上限。現在，科學家們已經計算出了它的極限速度，可知量子力學成為了讓微芯片運行得更快的一大阻礙。

研究團隊使用了半導體材料 + 激光器開展了實驗 —— 首先用超短激光脈沖擊中半導體，讓材料中的電子轉換到更高的能量狀態，以使之能夠自由移動;然后借助第二個稍長的激光脈沖(朝向某個方向發射)以產生電流。

借助上述技術和復雜的計算機模擬，研究團隊用越來越短的激光脈沖來沖擊半導體。但在某個時刻，該過程開始與還說呢寶的不確定性原理發生沖突。

作為一種奇怪的量子現場，當你越想要準確地測量一個粒子的某種特性，就越無法確定它的另一種特性。

在此種情況下，使用較短的激光脈沖，意味著觀察者可以準確地判斷電子何時獲得能量。作為代價，我們無法同時準確估量其獲得的能量。

對于電子設備來說，這顯然是一個非常重要的問題 —— 如果不知道電子的確切能量，就意味著它們無法被精確控制。

據此，研究團隊計算出了光電子系統可能達到的速率的絕對上限為 1 拍赫茲(PHz)，也就是百萬吉赫茲 —— 作為一個無法越過的屏障，過后就是量子物理定律所屬的領域了。

有關這項研究的詳情，已經發表在 2022 年 3 月 25 日的《自然通訊》( Nature Communications )雜志上，原標題為《The speed limit of optoelectronics》。

關鍵詞： 光電子設備 速率上限 物理定律 微芯片運行