皮秒时间尺度上的电子传感

能够感知单个弹道电子，即那些在材料中无散射移动的电子，这在量子计量、量子信息处理以及新兴的电子量子光学领域的特定应用中具有重要意义。然而，当前传感技术的时间分辨率往往不足，通常局限在纳秒至微秒范围。如今，英国和韩国的研究人员通过实验展示了一种能以皮秒分辨率探测单个弹道电子的方法。该方法还为研究单个电子之间的相互作用提供了一个灵活平台。

研究人员的策略基于这样一种方案：两个弹道电子，一个 “传感” 电子和一个 “被探测” 电子，沿着相邻的不同路径相向而行。当传感电子到达其路径上的某个位置时，如果两个电子距离很近，传感电子会因与被探测电子的长程静电相互作用而发生偏转。否则，就不会有这种偏转。通过改变两个电子注入各自路径的时间，并观察这种偏转何时发生，实验人员可以对被探测电子进行时间分辨测量。

研究人员利用从不同按需源发射并在二维电子气中移动的两个弹道电子实施了该方案。他们发现，在这种设置下，能够以约6皮秒的时间分辨率感知被探测电子。此外，通过改变电子的能量和注入时间，他们展示了该设置如何用于观察不同强度的电子相互作用。