ترتبط البصريات والإلكترونيات بظاهرة كمومية

حقق فريق بحث دولي برئاسة البروفيسور رالف كلايسن ، عالم فيزياء الكم من فورتسبورغ والمتحدث باسم ct.qmat ، اكتشافًا حاسمًا. للمرة الأولى ، تمكنا من توليد أشباه الجسيمات المعروفة باسم الإكسيتونات واكتشافها تجريبياً في عازل طوبولوجي. لذلك قمنا بإنشاء مجموعة أدوات جديدة لـ  التي يمكن استخدامها للتحكم في الإلكترونات بصريًا ، "يقول كلايسن. "يمكن أن يصبح هذا المبدأ أساسًا لنوع جديد من المكونات الإلكترونية."

الائتمان: جامعة فورتسبورغ

الإكسايتونات هي أشباه جسيمات إلكترونية. على الرغم من أنها تبدو وكأنها تتصرف مثل الجسيمات المستقلة ، إلا أنها في الواقع تمثل حالة إلكترونية مثارة لا يمكن إنشاؤها إلا في أنواع معينة من المادة الكمومية. يوضح كلايسن: "لقد أنشأنا إكسايتونات من خلال تطبيق نبضة ضوئية قصيرة على غشاء رقيق يتكون من طبقة واحدة فقط من الذرات". ويقول إن الشيء غير المعتاد في هذا الأمر هو أن الإكسيتونات تم تنشيطها في عازل طوبولوجي - وهو أمر لم يكن ممكنًا من قبل. يضيف كلايسن: "لقد فتح هذا بابًا جديدًا تمامًا من البحث عن العوازل الطوبولوجية".

لمدة عشر سنوات تقريبًا ، تم فحص الإكسيتونات في أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد الأخرى واعتبرت بمثابة ناقلات معلومات للمكونات التي يحركها الضوء. للمرة الأولى ، تمكنا من إثارة الإكسيتونات بصريًا في عازل طوبولوجي. التفاعل بين الضوء والإكسيتونات يعني أنه يمكننا توقع ظواهر جديدة في مثل هذه المواد. يقول كلايسن: "يمكن استخدام هذا المبدأ ، على سبيل المثال ، لتوليد الكيوبتات".

Qubits هي وحدات حوسبة للرقائق الكمومية. إنها أفضل بكثير من البتات التقليدية وتسمح بحل المهام في غضون دقائق التي تستغرق فيها أجهزة الكمبيوتر العملاقة التقليدية سنوات. وبالتالي فإن النتائج الأخيرة تمهد الطريق للمستقبل  وجيل جديد من الأجهزة التي تعمل بالضوء في الإلكترونيات الدقيقة.

خبرة عالمية من فورتسبورغ

مادة البداية الصحيحة أمر بالغ الأهمية - في هذه الحالة البزموثين. يقول كلايسن ، الذي صمم لأول مرة العازل الطوبولوجي في المختبر قبل خمس سنوات: "إنه الأخ الثقيل لمادة الجرافين المعجزة". ويضيف: "نحن رواد عالميون في هذا المجال".

"نظرًا لتصميم المواد المتطورة لدينا ، يتم ترتيب ذرات الطبقة المفردة من البزموثين في نمط قرص العسل ، تمامًا مثل الجرافين. الفرق هو أن ذرات البزموث الثقيلة تجعله طوبولوجيًا ، مما يعني أنه يمكنه توصيل الكهرباء على طول الحافة دون فقد - حتى في درجة حرارة الغرفة. لا يمكن القيام بذلك عن طريق الجرافين ".

إمكانات هائلة

الآن بعد أن قام فريق البحث بتوليد excitons في ملف  لأول مرة ، يتم توجيه الانتباه إلى أشباه الجسيمات نفسها.

يبحث العلماء في ct.qmat عما إذا كانت الخصائص الطوبولوجية للبزموثين قد تم نقلها إلى الإكسيتونات. إن إثبات ذلك علميًا هو المعلم التالي الذي يركز عليه الباحثون. حتى أنه يمكن أن يمهد الطريق لبناء كيوبتات طوبولوجية ، والتي تعتبر قوية بشكل خاص مقارنة بنظيراتها غير الطوبولوجية.

المصدر معلم جديد للإلكترونيات التي تعمل بالضوء

ترجمه "