阿秒计时（艺术概念图）。红色和蓝色光表示电子互相碰撞，形成光爆发。
图片来源：布拉德·巴克斯利/
将传统或量子估算速率最大化的关键在于了解电子在固体中的行为。据一项发表在12日《自然》杂志上的研究，印度科罗拉多学院和美国雷根斯堡学院的研究人员合作，捕捉到了电子在几百阿秒（1阿秒=10-18秒）内的运动，这是迄今为止最快的速率。
观察到电子以阿秒级的增量联通，有助于将处理速率提升到目前可能速率的10亿倍。据悉，这项成果还为多体化学的研究提供了一种“改变游戏规则”的工具，使人们就能设计具有更精确订制属性的新型量子材料，为未来的量子信息技术开发新的材料平台。
研究人员表示，计算机处理器以百兆赫的速率运行，这相当于每一次操作历时十亿分之1秒。在量子估算中，这是非常平缓的，由于计算机芯片中的电子每秒碰撞数万亿次，每次碰撞就会中止量子估算周期。“为了提高量子估算的性能，我们须要的是快10亿倍的电子运动速率的快照。如今，我们做到了。”
为了观察二维量子材料中的电子运动量子通讯速度，研究人员一般使用聚焦极紫外线的短脉冲。这种爆发可以阐明围绕原子核的电子的活动。并且，在这种爆发中携带的大量能量制约了科学家对穿过半导体的电子的清晰观察。
为了观察自由电子在固体中的超快运动，研究人员开发了一种新型的阿秒“秒表”。这个“阿秒钟”的“钟摆”是两个光脉冲，一个是与电子的状态相匹配的能量脉冲，另一个是造成状态改变的脉冲。她们基本上可以拍摄这两个脉冲怎样改变电子的量子态，之后将其抒发为时间的函数。
双脉冲序列容许研究人员进行时间检测，其精确度比加速电子的太赫兹光周期的百分之一还要高。这些高精度的检测是令人无法想像的。
量子材料可能具有强悍的磁性、超导或超流体相量子通讯速度，而量子估算则具有比精典计算机更快解决问题的潜力。要想使潜力变为现实，就要从基础观察科学开始。研究人员表示，研究固体中的电子运动怎样在最基本的层面上发挥作用，可能引导人们朝着正确的方往前进。（张佳欣）