Die Höchstgeschwindigkeit der Quanten

Halbleiterelektronik wird immer schneller – aber irgendwann erlaubt die Physik keine Steigerung mehr. Die kürzest mögliche Zeitskala optoelektronischer Phänomene wurde nun untersucht.

Ein ultrakurzer Laserpuls sorgt dafür, dass sich geladene Teilchen frei bewegen können, ein zweiter (rot) sorgt für das elektrische Feld, das die Ladungsträger in die gewünschte Richtung bewegt.

Wie schnell kann Elektronik werden? Wenn Computerchips mit immer kürzeren Signalen und immer kleineren Zeitabständen arbeiten, stößt man irgendwann auf physikalische Grenzen: Die quantenmechanischen Prozesse, die in einem Halbleitermaterial die Entstehung von elektrischem Strom ermöglichen, brauchen ihre Zeit. Schneller ist Signalentstehung und Signalübertragung einfach nicht möglich.
Diese Grenzen konnten TU Wien, TU Graz und das Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching nun gemeinsam ausloten: Spätestens bei etwa einem Petahertz (eine Million Gigahertz) kann die Geschwindigkeit nicht weiter gesteigert werden, selbst wenn man das Material auf optimale Weise mit Laserpulsen anregt. Dieses Resultat wurde nun im Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht.

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