علامة فارقة جديدة للإلكترونيات التي تعمل بالضوء

[et_pb_section fb_built =”1″ admin_label=”section” _builder_version=”4.16″ global_colors_info=”{}”][et_pb_row admin_label=”row” _builder_version=”4.16″ الخلفية_حجم=”الأولي” خلفية_الموضع=”top_left” خلفية_كرر=”تكرار ” global_colors_info=”{}”][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version=”4.16″ custom_padding=”|||” global_colors_info=”{}” custom_padding__hover=”|||”][et_pb_text admin_label=”نص” _builder_version=”4.20.2″ الخلفية_حجم=”initial” الخلفية_position=”top_left” الخلفية_repeat=”repeat” hover_enabled=”0″ global_colors_info=”{ }” Sticky_enabled=”0″]

ترتبط البصريات والإلكترونيات بظاهرة كمومية

حقق فريق بحث دولي بقيادة البروفيسور رالف كلايسن، عالم الفيزياء الكمية من فورتسبورغ والمتحدث المشارك باسم ct.qmat، اكتشافًا بالغ الأهمية. "للمرة الأولى، تمكنا من توليد جسيمات شبهية تُعرف باسم الإكسيتونات والكشف عنها تجريبيًا في عازل طوبولوجي. وبذلك، ابتكرنا مجموعة أدوات جديدة لـ فيزياء الحالة الصلبة ويقول كلايسن: "يمكن استخدام ذلك للتحكم في الإلكترونات بصريًا. ويمكن أن يصبح هذا المبدأ أساسًا لنوع جديد من المكونات الإلكترونية".

الائتمان: جامعة فورتسبورغ

الإكسيتونات هي جسيمات شبه إلكترونية. ورغم أنها تبدو كجسيمات مستقلة، إلا أنها في الواقع تمثل حالة إلكترونية مثارة لا يمكن توليدها إلا في أنواع معينة من المادة الكمومية. يوضح كلايسن: "لقد أنشأنا الإكسيتونات بتطبيق نبضة ضوئية قصيرة على غشاء رقيق يتكون من طبقة واحدة فقط من الذرات". ويضيف أن الأمر غير المألوف هو تنشيط الإكسيتونات في عازل طوبولوجي، وهو أمر لم يكن ممكنًا من قبل. ويختتم كلايسن قائلاً: "لقد فتح هذا آفاقًا جديدة تمامًا للبحث في مجال العوازل الطوبولوجية".

على مدى عشر سنوات تقريبًا، خضعت الإكسيتونات للدراسة في أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد الأخرى، واعتُبرت ناقلات معلومات للمكونات التي تعمل بالضوء. يقول كلايسن: "للمرة الأولى، تمكّنا من إثارة الإكسيتونات ضوئيًا في عازل طوبولوجي. التفاعل بين الضوء والإكسيتونات يعني أنه يمكننا توقع ظهور ظواهر جديدة في مثل هذه المواد. يمكن استخدام هذا المبدأ، على سبيل المثال، لتوليد الكيوبتات".

الكيوبتات هي وحدات حسابية للرقائق الكمومية. وهي تتفوق بشكل كبير على البتات التقليدية، وتتيح حل مهام في غضون دقائق، بينما تستغرق الحواسيب العملاقة التقليدية سنوات لإنجازها. كما أن استخدام الضوء بدلاً من الجهد الكهربائي يمكّن الرقائق الكمومية من تحقيق سرعات معالجة أسرع بكثير. ولذلك، تمهد أحدث النتائج الطريق لمستقبل واعد. تقنيات الكم وجيل جديد من الأجهزة التي تعمل بالضوء في مجال الإلكترونيات الدقيقة.

خبرة عالمية من فورتسبورغ

تُعدّ المادة الأولية المناسبة أمراً بالغ الأهمية، وفي هذه الحالة، البزموثين. يقول كلايسن، الذي قام بتصميم العازل الطوبولوجي لأول مرة في المختبر قبل خمس سنوات: "إنه الشقيق الأثقل لمادة الجرافين المعجزة". ويضيف: "نحن رواد العالم في هذا المجال".

بفضل تصميمنا المتطور للمواد، تترتب ذرات الطبقة الأحادية من البزموثين في نمط يشبه خلية النحل، تمامًا مثل الجرافين. والفرق هو أن ذرات البزموثين الثقيلة تجعله مادة طوبولوجية. عازلوهذا يعني أنه يستطيع توصيل الكهرباء على طول الحافة دون فقد، حتى في درجة حرارة الغرفة. وهذا لا يمكن تحقيقه بواسطة الجرافين.

إمكانات هائلة

الآن وقد نجح فريق البحث في توليد الإكسيتونات في عازل طوبولوجي لأول مرة، يتم توجيه الاهتمام إلى الجسيمات شبه الحقيقية نفسها.

يُجري العلماء في مركز ct.qmat أبحاثًا حول إمكانية انتقال الخصائص الطوبولوجية للبزموثين إلى الإكسيتونات. ويُعدّ إثبات ذلك علميًا الخطوة التالية التي يسعى الباحثون لتحقيقها. وقد يُمهّد هذا الطريق لبناء الكيوبتات الطوبولوجية، التي تُعتبر أكثر متانةً من نظيراتها غير الطوبولوجية.

المصدر علامة فارقة جديدة للإلكترونيات التي تعمل بالضوء

[/ et_pb_text] [/ et_pb_column] [/ et_pb_row] [/ et_pb_section]