Создан новый сверхчувствительный датчик, способный определять параметры отдельных электронов

Группа европейских исследователей из Кембриджского университета, того самого университета, в стенах которого британский физик Сэр Джозеф Джон Томсон в 1897 году открыл электрон, создала новое электронное устройство, настолько точное и быстрое, что оно способно определить все ключевые параметры единственного электрона менее чем за одну микросекунду времени. И не стоит путать разработку европейских ученых с подобной разработкой ученых из Массачусетского технологического института. Несмотря на то, что в названиях этих разработок много общего, они предназначены для совершенно различных целей.

Новое устройство, получившее название “затворного датчика”, не предназначено для слежения за движением единственных электронов. Этот датчик способен определить несколько энергетических и квантовых характеристик электрона, что можно использовать для считывания и декодирования квантовой информации, хранимой в виде электрического заряда или направления движения (спина) единственных электронов. Стоит ли упоминать о том, что такая функция является основой работы квантовых компьютеров, которым пророчится большое будущее.

“Созданное нами устройство более компактно и оно намного точней, нежели все его предыдущие версии. Датчик способен обнаружить и измерить заряд единственного электрона менее чем за одну микросекунду, на порядок быстрее, чем это могут сделать все другие подобные датчики” – рассказывает М. Фернандо Гонсалес Сальба (M. Fernando Gonzalez Zalba), ученый, возглавляющий исследовательскую группу, – “Мы назвали это затворным датчиком потому, что он, обнаруживая движение отдельных электродов, ведет себя подобно затвору (управляющему электроду) полевого транзистора, регулируя силу электрического тока, текущего через устройство”.

Следует заметить, что датчик в некоторых случаях способен регистрировать электроны уже через одну наносекунду времени, демонстрируя самый лучший показатель на нынешний момент времени среди подобных систем. Такое быстродействие было получено благодаря размещению в непосредственной близости собственно затворного датчика и кремниевого нанотранзистора, способного реагировать на отдельные электроны, попадающие на его управляющий электрод.

Стоит напомнить нашим читателям, что электрический ток, приводящий в действие наши компьютеры, телефоны, холодильники и другую технику, представляет собой упорядоченное движение потока электронов, от количества которых и зависит такая характеристика, как сила тока. Однако, в последнее время все чаще и чаще начали появляться ультрасовременные устройства, такие, как молекулярные биодатчики, молекулярные транзисторы и элементы квантовых устройств, которые в своей работе используют не групповое движение потока электронов, а движение или другие характеристики индивидуальных носителей заряда.

Такие устройства постепенно образуют новый технологический сектор, в котором используются свои собственные технологии, методы производства и многое другое, использующее функциональность единичных электронов. И новый датчик, разработанный Кембриджскими учеными, может предложить этому развивающемуся сектору все свои возможности и преимущества.