Hemos detectado un solo electrón con velocidad sin precedentes

Ahora podemos detectar electrones individuales con la resolución de unos pocos billonésimas de segundo, y esto podría resultar esencial para construir una nueva generación de cuántica dispositivos electrónicos.

Los circuitos electrónicos tradicionales están llenos de muchos electrones, pero las interacciones entre estas partículas a menudo disminuyen su eficiencia y efectividad. ¿Podríamos controlar electrones individuales lo suficientemente bien como para hacer circuitos rápidos y eficientes que usan solo un electrón a la vez? Masaya Kataoka En el Laboratorio Nacional Físico (NPL) en el Reino Unido y sus colegas se han acercado un paso más a este objetivo mediante el desarrollo de un método extremadamente preciso para detectar electrones.

Inyectaron dos electrones en una pieza delgada de la material semiconductor Gallium Arsenide en dos puntos diferentes. Las partículas cargadas se movieron entre sí extremadamente rápido. Cuando sus caminos se acercaron mucho, una fuerza eléctrica entre los electrones los separó, doblando sus respectivas trayectorias. Los investigadores realizaron un seguimiento de uno de los electrones y usaron esta desviación para detectar la presencia del otro electrón. Pudieron encontrarlo dentro de los 6 billones de un segundo de la interacción, aproximadamente 100 veces más rápido que las detecciones de electrones anteriores.

“Nuestro experimento podría verse como el sensor más pequeño del mundo, un electrón, que detecta el objeto más pequeño del mundo, un electrón”, dice Kataoka.

Miembro del equipo Jon Fletchertambién en NPL, dice que las interacciones entre electrones pueden terminar en unos pocos billones de billones de segundo. Ahora que pueden acceder a esta escala de tiempo, los investigadores pueden comenzar a responder preguntas sobre qué hacen exactamente los dos electrones dentro de un dispositivo, y usar ese conocimiento para diseñar nuevos tipos de electrónica.

Vyacheslavs kashcheyevs En la Universidad de Letonia, dice que este trabajo puede ser un hito en el desarrollo de una nueva generación de electrónica basada en electrones rápidos individuales. En particular, un solo electrón es una partícula cuántica fundamentalmente. Esto significa que los dispositivos futuros podrían aprovechar directamente sus propiedades cuánticas, como las ya aprovechadas en computación cuántica y comunicaciónél dice.

Los investigadores piensan que los dispositivos basados en un solo electrón podría realizar algunas de las mismas tareas que los dispositivos cuánticos basados en una sola partícula de luz, al tiempo que son mucho más pequeños. Dichos dispositivos basados en electrones podrían incluso integrarse en chips para facilitar el uso, dice Christian Flindt en la Universidad de Aalto en Finlandia. Él dice que un esquema de detección como este será un bloque de construcción necesario para todas estas aplicaciones potenciales.

Los hallazgos también podrían contribuir a nuestra comprensión de las corrientes eléctricas, dice Haug Rolf en la Universidad de Leibniz Hannover en Alemania. El Estándar que usamos ahora Para determinar una unidad de corriente eléctrica podría mejorarse perfeccionando las “bombas de electrones” que el equipo usó para inyectar electrones en su experimento, dice.