يستخدم باحثون أمريكيون الموجات الصوتية لتقليد السلوك الذري، وتطوير الحوسبة
قام تعاون بين باحثين من جامعة فرجينيا للتكنولوجيا ومختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) في الولايات المتحدة ببناء جهاز بحجم الرقاقة يمكنه احتجاز الموجات الصوتية والتحكم فيها بطريقة تحاكي سلوك الذرات الحقيقية. يمكن استخدام الموجات الصوتية لمعالجة وتوجيه الإشارات، مما يمهد الطريق لتقنيات جديدة مدمجة وفعالة. لقد كان عالم الإلكترونيات يتقلص وسيستمر في ذلك في السنوات القادمة. ومع صغر حجم الرقائق، تنتقل العمليات الحسابية من عالم الفيزياء الكلاسيكية إلى عالم فيزياء الكم. إن افتراضات الفيزياء الكلاسيكية لا تصلح في هذا المجال، وللتحكم في هذه الأنظمة، يحتاج العلماء والمهندسون أولاً إلى فهم كيفية عملها. على المدى الطويل، ستكون هذه الرقائق موجودة في كل مكان، بدءًا من الأجهزة الطبية وحتى أنظمة الاتصالات، وفي سياراتنا وكجزء من أنظمة الذكاء الاصطناعي. نظرًا لأن عوامل مثل الحرارة أو الاهتزاز أو الضوضاء الكهرومغناطيسية تؤثر على الحالات الكمومية، فقد احتاج العلماء إلى حل مختلف حتى يتمكنوا من التحكم في الأنظمة ذات النطاق الكمي. لماذا نبني ذرة صوتية؟ تعاون العلماء في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات وقسم الفيزياء ومركز علوم وهندسة المعلومات الكمومية في Virigina Tech مع علماء ORNL لإيجاد طريقة للتحكم في أنظمة النطاق الكمي. وبما أنه يمكن استخدام الموجات الصوتية لمعالجة وتوجيه الإشارات بطريقة مستدامة، فقد قرر الباحثون متابعة هذا الأمر بشكل أكبر. وقاموا ببناء ذرة صوتية، وهي عبارة عن جهاز على شكل رقاقة يمكنه احتجاز الموجات الصوتية والتحكم فيها. وقال لينبو شاو، الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا، في بيان صحفي: “في الطبيعة، تتمتع الذرة بمستويات طاقة مميزة يمكن للإلكترونات القفز بينها”. “إن ذرتنا الصوتية هي جهاز ذو مستويات طاقة متميزة للموجات الصوتية. وباستخدام المجالات الكهربائية، يمكننا إجراء التحولات بين مستويات الطاقة الصوتية هذه، ومحاكاة الذرات الحقيقية.” بناء مسارات للمستقبل تشبه الذرة الصوتية محاكاة لأنظمة ذات حجم ذري، وتتيح للباحثين التحكم في سلوكها. وهذا يساعدهم على فهم كيفية عمل معالجة الإشارات داخل الأنظمة الكمومية وكيفية التحكم فيها للتطبيقات المستقبلية. ووفقًا للباحثين، فإن أجهزتهم ستساعد في تطوير تقنيات الاستشعار عالية الحساسية، وواجهات الأجهزة الكمومية، وأنظمة الحوسبة التناظرية. بالإضافة إلى ذلك، سيساعد في بناء مكونات أصغر لاتصالات الموجات الدقيقة وتحسين توجيه الإشارة وتصفيتها. على عكس الموجات الكهرومغناطيسية، يمكن استخدام الموجات الصوتية على مساحات صغيرة للغاية مع الاحتفاظ بالطاقة أو المعلومات لفترة أطول. “”في الوقت الحالي، نستخدم مصادر موجات الميكروويف الكلاسيكية والمتماسكة لدفع الموجات الصوتية. وأضاف شاو في البيان الصحفي: “لا يزال هناك طريق طويل للوصول إلى مستوى الفونون الفردي، لكننا متفائلون بأن كل ذلك سيحدث قريبًا. وفي النهاية، نأمل أن توفر هذه المنصة طريقة جديدة ومدمجة للغاية لمعالجة الإشارات وإجراء الحوسبة الصوتية التناظرية مباشرة على الشريحة.” تم نشر نتائج البحث في مجلة Physical Review Letters اليوم.
تم النشر: 2026-06-03 17:45:00
