研究人员声称数据处理速度可能达到千赫。他们是怎么做到的?

在中央处理单元(CPU)中，数据由移动的电子来处理和传送。在电子电路中，这些电子在电场作用下，沿期望的方向运动。这是由CPU时钟控制的，基于振荡信号，并产生一个固定的正弦波，使电子运动的开关在十亿赫兹的量级。

然而，根据研究人员的说法，频率为千兆赫兹的振荡光场可以实现千兆赫兹的开关操作，从而使数据处理速度提高到目前传统计算机的100万倍。也就是说，如果研究人员能够弄清楚如何用这种光频移动电子。

这正是日本研究人员声称他们所做的。来自东北大学、名古屋大学、分子科学研究所、冈山科学大学和中央大学的研究人员说，他们已经找到了答案利用超短激光脉冲辐照有机超导体，使电子沿特定方向运动．

用光脉冲控制电流

欧姆定律说，感应电流，进而电子的速度，与施加的电流成正比。如果电子被散射，这种情况会有所改变——这也决定了材料的电阻率。

有机超导体κ- BEDT-TTF化合物中petahertz非线性电流引起的倍频现象的图解。图片由自然

然而，如果在比散射时间短的时间尺度上施加电流，固体中的电子就没有足够的时间被平均。相反，它们会加速并产生所谓的极化净电流。

这就是研究人员在这项研究中试图实现的:使用超短激光脉冲的无散射电流，这比有机超导体中的电子散射时间要短得多——大约40飞秒。

二次谐波产生:快速检测方法

这个任务说起来容易做起来难。

一个主要的障碍是，电检测这样的短时电流是不可能的。为了克服这一点，研究人员在他们的研究中采用了光学检测方法称为二次谐波的一代。

上图为电场引起的非线性电位移D(t);下图是非线性光感生电流。图片由自然

二次谐波产生(SHG)，也被称为“倍频”，是一个非线性光学过程，两个相同频率的光子与非线性材料相互作用。长期以来，它一直被认为是一种检测电子对称性破缺的方法，例如铁电体中的微观偶极矩。

极化电流也可以引起电子对称破缺，这是电子对称破缺的另一种类型。

以千兆速度运行的计算机

在这项研究中，研究人员在有机中心对称超导体上使用了6 fs脉冲宽度的超短激光器，κ-(BEDT-TTF)₂铜(N (CN)₂Br。与人们的预期相反(因为SHG通常只在空间对称被打破的材料中产生)，SHG在中心对称材料中出现。

这表明光刺激产生极化净电流。

根据研究小组的说法，随着对无散射petahertz电流的进一步了解，有可能使计算机的运算速度达到petahertz，这是千兆赫的一百万倍。