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Physik

Steuerung elektrischer Signale mit Lichtfrequenzen

München, 07.12.2012

Bis zu 100 Milliarden Schaltvorgänge pro Sekunde sind bereits jetzt in der modernen elektronischen Informationsverarbeitung möglich: Aktuelle Ergebnisse könnten diese Geschwindigkeit um mehrere Größenordnungen beschleunigen.

Die moderne elektronische Informationsverarbeitung erreicht bereits jetzt außerordentlich hohe Geschwindigkeiten - die nun noch deutlich gesteigert werden könnten. Am Labor für Attosekundenphysik (LAP) wurden dazu unter der Leitung von Professor Ferenc Krausz vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) und der LMU zwei bahnbrechende und einander ergänzende Experimente durchgeführt: Dabei zeigte sich, dass hochintensive und extrem kurze Lichtpulse unter bestimmten Bedingungen in normalerweise isolierenden dielektrischen Materialien elektrische Ströme induzieren können.

Ein neuer Rekord
Die Forscher fanden Hinweise darauf, dass die schnellen Schwingungen des Lichtfeldes die elektrischen und optischen Eigenschaften des Materials unmittelbar verändern. Diese Änderungen können zudem auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden rückgängig gemacht werden. Eine Femtosekunde entspricht 10-15 Sekunden. Dies eröffnet die Perspektive, Signalverarbeitungsraten bis in den Petahertz-Bereich zu erreichen - und damit etwa 10.000 schneller als bei den besten halbleiterbasierten Mikrochips zu werden.

„Wir hoffen, dass dies weltweit viele Gruppen und Labore motivieren wird, diese Untersuchungen mit uns weiterzuführen“, sagt Krausz. „Damit könnten wir so zügig wie möglich die Realisierbarkeit einer vielversprechenden Perspektive erkunden: ob sich elektronische Schaltungen auf Lichtfrequenzen beschleunigen lassen.“ Die Experimente wurden von Wissenschaftlern des MPQ, der LMU und der Technischen Universität München sowie in enger Zusammenarbeit mit Theoretikern aus der Gruppe von Professor Mark Stockman an der US-amerikanischen Georgia State University in Atlanta, USA, durchgeführt. (MPQ/suwe)

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