Cuando se trata de la transferencia de datos y la computación, cuanto más rápido podamos cambiar los electrones y conducir la electricidad, mejor, y los científicos han podido transportar electrones en sub-femtosegundo velocidades (menos de una cuadrillonésima de segundo) en una configuración experimental.
El truco consiste en manipular los electrones con ondas de luz especialmente diseñadas y producidas por un láser ultrarrápido. Puede pasar mucho tiempo antes de que este tipo de configuración llegue a su computadora portátil, pero el hecho de que lo lograron promete un paso significativo en términos de lo que podemos esperar de nuestros dispositivos.
En este momento, los componentes electrónicos más rápidos se pueden encender o apagar en picosegundos (billonésimas de segundo), alrededor de 1,000 veces más lento que un femtosegundo.
Con su nuevo método, los físicos pudieron cambiar las corrientes eléctricas a alrededor de 600 attosegundos (un femtosegundo es 1,000 attosegundos).
"Este bien podría ser el futuro lejano de la electrónica" dice el físico Alfred Leitenstorfer de la Universidad de Konstanz en Alemania. "Nuestros experimentos con pulsos de luz de ciclo único nos han llevado al rango de attosegundos del transporte de electrones".
Leitenstorfer y sus colegas pudieron construir una configuración precisa en el Centro de Fotónica Aplicada en Konstanz. Su maquinaria incluía tanto la capacidad de manipular cuidadosamente pulsos de luz ultracortos como la construcción de las nanoestructuras necesarias.
El láser utilizado por el equipo fue capaz de expulsar cien millones de pulsos de luz de un solo ciclo cada segundo para generar una corriente medible. Usando antenas de oro a nanoescala en forma de corbatín (vea la imagen de arriba), el campo eléctrico del pulso se concentró en un espacio que mide solo seis nanómetros de ancho (seis mil millonésimas de metro).
Como resultado de su configuración especializada y la producción de túneles de electrones y su aceleración, los investigadores pudieron cambiar las corrientes eléctricas a menos de un femtosegundo, menos de la mitad del período de oscilación del campo eléctrico de los pulsos de luz.
Ir más allá de las restricciones de la tecnología convencional de semiconductores de silicio ha demostrado ser un desafío para los científicos, pero el uso de oscilaciones increíblemente rápidas de la luz para ayudar a los electrones a aumentar la velocidad podría proporcionar nuevas vías para superar los límites de la electrónica.
Y eso es algo que podría ser muy ventajoso en la próxima generación de computadoras: los científicos están experimentando actualmente la forma en que la luz y la electrónica podrían funcionar juntas en todo tipo de formas diferentes.
Finalmente, Leitenstorfer y su equipo piensan que las limitaciones de los sistemas informáticos actuales podrían superarse utilizando nanopartículas plasmónicas y dispositivos optoelectrónicos, utilizando las características de los pulsos de luz para manipular electrones a escalas súper pequeñas.
"Esta es una investigación muy básica de la que estamos hablando aquí y puede llevar décadas implementarla". dice Leitenstorfer.
El siguiente paso es experimentar con una variedad de configuraciones diferentes usando el mismo principio. Este enfoque podría incluso ofrecer ideas sobre computación cuántica, dicen los investigadores, aunque todavía hay mucho trabajo por hacer, no podemos esperar para ver qué lograrán a continuación.
La investigación ha sido publicada en Física de la naturaleza.