يفتح البحث البولندي في المواد ذات الطبقات ثنائية الأبعاد طريقًا جديدًا لبناء الرقائق الكمومية
لاحظ العلماء في كلية الفيزياء بجامعة وارسو في بولندا انبعاث فوتون واحد من مادة ذات طبقات ثنائية الأبعاد، ZnPS3. هذا العمل، الذي يوضح خطوة حاسمة نحو استخدام المواد منخفضة الأبعاد في علوم المعلومات الكمومية، شارك فيه أيضًا باحثون من جامعة سنغافورة الوطنية وجامعة رادبود في هولندا. تعتبر الحوسبة الكمومية بمثابة الحدود التالية للحوسبة. قيد التطوير حاليًا، عندما تصبح أجهزة الكمبيوتر الكمومية متاحة تجاريًا على نطاق واسع، فإنها ستجعل حتى أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم تبدو وكأنها آلات حاسبة قديمة. أظهرت تجارب متعددة أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكنها إكمال العمليات الحسابية في ثوانٍ، وهو ما قد تستغرقه أجهزة الكمبيوتر العملاقة عقودًا لإكمالها. هذا ممكن بسبب التكنولوجيا الأساسية. بدلاً من استخدام البتات الثنائية، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية البتات الكمومية أو الكيوبتات، والتي يمكنها تخزين قيم متعددة بين 0 و1 فيها. عند الحوسبة، يمكنهم الاستفادة من هذه القيم وتنفيذ العمليات الحسابية بالتوازي، مما يجعلها أسرع بشكل كبير من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية التي تستخدم البتات الثنائية. البحث عن المواد الكمومية لقد دفعت إمكانات الحوسبة الكمومية الشركات الناشئة والجامعات على حدٍ سواء إلى البحث عن مواد يمكن استخدامها ككيوبتات. تتطلب معظم الأساليب حتى الآن تبريد المواد إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق حتى تتمكن من اكتشاف الحالات الكمومية ومعالجتها. وبينما ينجح هذا في إعدادات البحث، إذا كان لا بد من توسيع نطاق الحوسبة الكمومية، فيجب أن تكون متاحة في درجة حرارة الغرفة. لقد تم استكشاف مراكز الألوان في الماس على نطاق واسع لوجودها في الأنظمة الكمومية وأظهرت نتائج واعدة. ومع ذلك، فإن ظهور فئة جديدة من المواد، بلورات فان دير فالس ذات الطبقات ثنائية الأبعاد، قد كشف عن عيوب الماس. يمكن نقل البلورات ثنائية الأبعاد بسهولة ووضعها على أي ركيزة، مما يسمح بالتكامل السلس في الدوائر المصغرة ورقائق السيليكون وحتى الألياف الضوئية. والميزة الرئيسية لهذا التنوع هو أنه يتيح تصميم دوائر متعددة المكونات على شريحة واحدة، مما يمهد الطريق للمعالجات الكمومية المتكاملة. ما وجده الباحثون البولنديون قام باحثون من جامعة وارسو بدراسة رقائق رقيقة من ثلاثي كبريتيد فوسفور الزنك (ZnPS3)، حيث كان سمك المادة بالنانومتر. تحتوي المادة على فجوة نطاق واسعة تبلغ 3.63 فولت. تتطلب المادة ذات فجوة النطاق الواسعة هذه كمية كبيرة من الطاقة لتحرير إلكتروناتها. وهذا يسمح لهم بالعمل بجهد ودرجات حرارة أعلى مع تمكين المعالجات من العمل بترددات أعلى دون فقدان كبير للطاقة. تتطلب المواد ذات فجوات النطاق الأعلى أنظمة تبريد أصغر ويمكن تقليصها بشكل أكبر من الأجهزة القائمة على السيليكون. عندما قام الباحثون بإثارة المادة بالليزر، أدى العيب النقطي في هيكل الشبكة البلورية إلى توليد تيار من الفوتونات. كانت الفوتونات مستقطبة للغاية، وهي خاصية مفيدة عند العمل على أساليب مثل التشفير الكمي. ومع ذلك، فإن جزءًا كبيرًا من عملهم شمل تحديد الآلية المجهرية التي تسمح بانبعاث فوتونات مفردة. وتتمثل فرضية الباحثين في أن شواغر ذرة الفوسفور الوحيدة هي مصدر الانبعاث. ونشرت نتائج البحث في مجلة ACS Nano.
تم النشر: 2026-07-01 16:15:00
