Una corriente de petahercios polarizada es impulsada por un láser ultracorto en un superconductor orgánico. Esto contrasta con la creencia de sentido común que está justificada por la ley de Ohm, es decir., una corriente neta no puede ser inducida por un campo eléctrico de luz oscilante. La corriente aumenta cerca de la temperatura de transición superconductora. La corriente de petahercios impulsada por la luz abre un camino para el funcionamiento a alta velocidad de las computadoras que es un millón de veces más rápido que las convencionales.

En la tecnología de la información moderna (TI), los datos son procesados ​​y transportados por los movimientos de los electrones en una CPU. En los circuitos eléctricos, los electrones se mueven en la dirección deseada mediante un campo eléctrico aplicado. Una frecuencia de activación y desactivación del movimiento de los electrones, que se conoce como "reloj de CPU", por ejemplo, es un orden de gigahercios (10 ⁹ Hz).

Por otra parte, un campo de luz oscilante con una frecuencia de petahercios (10 ¹⁵ Hz) tiene el potencial de realizar el funcionamiento en petahercios del interruptor de encendido y apagado. Si uno puede mover electrones con la frecuencia de la luz, la velocidad del procesamiento de datos podría ser un millón de veces más rápida que la de las computadoras convencionales. Una oscilación electromagnética de la luz tiene, sin embargo, corriente polarizada nunca impulsada (es decir, el tiempo promedio de la corriente durante el pulso de luz es cero), porque el campo de luz oscilante es temporal / espacialmente simétrico. Investigadores de la Universidad de Tohoku, Universidad de Nagoya, Instituto de Ciencia Molecular, La Universidad de Ciencias de Okayama y la Universidad de Chuo han logrado mover electrones en un superconductor orgánico en una dirección específica mediante la irradiación de pulsos láser ultracortos.

Según la ley de Ohm, una corriente inducida (y la velocidad de los electrones) es proporcional al campo eléctrico aplicado. Tenga en cuenta que la ley de Ohm se cumple, si los electrones se dispersan muchas veces en sólidos. De hecho, la resistividad de los materiales está determinada por los procesos de dispersión electrón-electrón y / o electrón-fonón. Si el campo eléctrico se puede aplicar en una escala de tiempo más corta que el tiempo de dispersión, sin embargo, los electrones en los sólidos no tienen tiempo suficiente para promediar. En lugar de, los electrones deben acelerarse y generar una corriente neta polarizada. Por lo tanto, los investigadores han intentado realizar tal "corriente libre de dispersión" utilizando pulsos de láser ultracortos que son suficientemente más cortos que el tiempo de dispersión de electrones (alrededor de 40 femtosegundos en superconductores orgánicos).

Un obstáculo para realizar un experimento de este tipo es que la detección eléctrica de una corriente de tan poco tiempo es imposible. Por lo tanto, los investigadores emplean la detección óptica. La segunda generación armónica (SHG) ha sido bien conocida como el método para detectar la ruptura de la simetría electrónica, como un momento dipolar macroscópico en ferroeléctricos. El SHG también puede ser inducido por la corriente polarizada, que es otro tipo de ruptura de simetría electrónica.

Los investigadores hacen brillar su láser ultracorto con un ancho de pulso de aproximadamente 6 fs (6 × 10 ^-15 s) en un superconductor centrosimétrico orgánico, κ- (BEDT-TTF) ₂ Cu [N (CN) ₂ ] Br, y detectar una segunda generación armónica (SHG). Esto contrasta con el sentido común porque el GAA se genera solo en los materiales en los que se rompe la simetría espacial. Su detección del SHG en el material centrosimétrico indica que se genera una corriente neta polarizada durante la irradiación de luz.

Para confirmar tal corriente polarizada no lineal, los investigadores investigan la dependencia de la fase portadora-envolvente (CEP; fase relativa entre la oscilación de la luz y su envolvente) del SHG, porque la naturaleza sensible al CEP es un comportamiento característico de los GAA inducidos por la corriente. Un cambio periódico de la intensidad de SHG en función del CEP es una evidencia de que el SHG observado es realmente atribuible a la corriente libre de dispersión.

Los investigadores demuestran además que la relación entre la corriente libre de dispersión y la superconductividad. El presente resultado (Fig.2b) muestra que el SHG se detecta en el rango de temperatura por debajo de 50 K (> temperatura de transición superconductora T _{CAROLINA DEL SUR} =11,5 K)). El resultado también muestra que la intensidad del SHG crece rápidamente hacia la temperatura de transición por debajo de 25 K (∼2 × T _{CAROLINA DEL SUR} ), indicando que la corriente libre de dispersión es sensible a una "fluctuación superconductora". En muchos superconductores, la fluctuación superconductora, o semillas microscópicas de superconductividad, se ha encontrado a temperaturas más altas que la transición superconductora, y el aumento de la intensidad del segundo armónico parece estar relacionado con las fluctuaciones superconductoras.

Los investigadores dicen:"Con una mayor comprensión de la corriente de petahercios no lineal libre de dispersión, es posible que podamos fabricar computadoras con una velocidad de operación de petahercios que es un millón de veces más rápida que las actuales de gigahercios. Este fenómeno se puede utilizar también como una herramienta para dilucidar el mecanismo microscópico de los estados superconductores, porque es sensible a la fluctuación superconductora ".