تقنية الالتواء الجديدة تمنح العلماء تحكمًا غير مسبوق في الضوء الكمي
اكتشف العلماء طريقة جديدة للتحكم في مصادر الضوء الكمومية عن طريق لف طبقات رقيقة ذريًا من مادة تعرف باسم نيتريد البورون السداسي (hBN)، وهو إنجاز يمكن أن يساعد في تقريب التقنيات الكمومية من الاستخدام العملي. وجد باحثون من جامعة التكنولوجيا في سيدني أن طبقات الدوران وإعادة التجميع من hBN يمكن أن تغير بشكل كبير اللون والطول الموجي للضوء المنبعث من الباعثات الكمومية المدمجة داخل المادة. الباعثات الكمومية هي مصادر ضوئية صغيرة يمكنها إنتاج فوتونات مفردة، مما يجعلها لبنات بناء مهمة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية، وشبكات الاتصالات الآمنة، وأجهزة الاستشعار عالية الحساسية. وفي حين تمكن العلماء من اكتشاف هذه البواعث ودراستها، فإن السيطرة عليها ظلت تحديًا كبيرًا. يقول الفريق إن نهجه يقدم طريقة جديدة لضبط مصادر الضوء هذه من خلال استغلال البنية الطبقية الفريدة لـ hBN، وهي مادة يمكن فصلها ولفها وإعادة تجميعها بشكل متكرر. التحكم بالضوء وقال المؤلف الرئيسي الدكتور أنجوس غيل إن النتائج تزود الباحثين بأداة جديدة للتعامل مع بواعث الكم. قال الدكتور غيل: “يمكنك قياس هذه البواعث الكمومية ورؤية وجودها، ولكن من الصعب جعلها تعمل عمليًا. وهذا يمنحنا وسيلة للاقتراب من ذلك – وهي خطوة نحو تحقيق التقنيات الكمومية”. وفي التجارب، تمكن الباحثون من إحداث تحول كبير في الضوء المنبعث عن طريق تغيير زاوية الالتواء بين الطبقات. على عكس العديد من الدراسات التي يتم فيها تجميع المواد مرة واحدة وتركها دون تغيير، قام الفريق مرارًا وتكرارًا بالتقاط الطبقات ولفها وإعادة تجميعها مع الاستمرار في تعديل الخصائص البصرية. “نحن نستفيد من حقيقة أن هذه المادة، نيتريد البورون السداسي (hBN)، مكونة من طبقات. يمكننا التقاطها، وتكديسها، ولفها، واستخدام هذا اللف لتعديل البواعث. لا يمكنك فعل ذلك باستخدام المواد التقليدية مثل الماس أو كربيد السيليكون”. وفقًا للباحثين، فإن مقدار الضبط الذي تم تحقيقه كان أكبر من المتوقع وتجاوز ما هو ممكن عادةً في العديد من منصات الباعث الكمي الأخرى. قال غيل: “تكمن الفائدة في أننا استخدمنا هذه المنصة القابلة للالتواء لتحويل الانبعاثات بمقدار كبير جدًا”. “في كثير من الأحيان، عندما تتحكم في هذه الأنظمة، يكون مقدار التلاعب محدودًا للغاية، ولكن في هذه الحالة كان التحول أكبر بكثير من المتوقع.” مسار جديد للكم بدلاً من إجبار hBN على التصرف مثل المواد الكمومية التقليدية، ركز الفريق على الاستفادة من خصائصه الطبيعية. “بدلاً من محاولة جعل عيوب hBN تتصرف مثل مضيفات الحالة الصلبة التقليدية، استفدنا من قوة hBN الخاصة: هيكله الرقيق ذو الطبقات والقابل للالتواء.” قارن غيل المادة بشرائح الجبن بدلاً من الكتلة الصلبة. وقال: “مع كتلة من الجبن، لا يمكنك حقا الوصول إلى النكهة في المنتصف. ولكن مع الشرائح، يمكنك تقشير الطبقات، وإعادة تجميعها وتغيير كيفية تفاعلها”. وقال البروفيسور إيجور أهارونوفيتش إن طبقات المواد الملتوية يمكن أن تنتج سلوكيات جسدية جديدة تمامًا. قال البروفيسور أهارونوفيتش: “يمكنك أن تأخذ طبقتين لا تفعلان الكثير بمفردهما، وتضعهما معًا في زاوية معينة، وفجأة يكون لديك نظام مختلف تمامًا”. ويعتقد الباحثون أن هذا النهج يمكن أن يساهم في نهاية المطاف في تطوير الحوسبة الكمومية، والاتصالات الكمومية، وتقنيات الاستشعار الكمي المستخدمة في مجالات تتراوح من الرعاية الصحية إلى الأمن السيبراني والملاحة. تم نشر الدراسة في المواد المتقدمة.
تم النشر: 2026-06-20 00:56:00
