اكتشافُ طورٍ جديدٍ للمادّة: البلورات الكموميّة السائلة ثلاثيّة الأبعاد

استمع على ساوندكلاود 🎧

أكتشف علماءُ الفيزياء في معهدِ كاليفورنيا التقنيّ أولَ بلورة كمومية سائلة ثلاثية الأبعاد. وهي حالةٌ جديدةٌ للمادة من المتوقع أنّ تكونَ لها تطبيقاتٌ واسعةٌ في مجالِ الحوسبة الكمومية فائقة السرعة، ويعتقدُ الباحثون بأنّ هذا الإنجاز ما هو إلا بدايةُ الطريق.

تتدفقُ جزيئاتُ البلوراتِ السائلة القياسية بحرّية كأنّما لو كانت سائلة ولكنها تبقى مرتبةً باتجاهٍ واحدٍ كما لو كانت صلبة. يمكنُ تصنيع البلورات الكمومية السائلة مثل تلك البلورات الموجودة في شاشات العرض للأجهزةِ الإلكترونية، أو في الطبيعة مثل تلك الموجودة في أغشية الخلايا البيولوجية.

اكتُشِفت البلورات الكمومية السائلة لأول مرة عام 1999، إذ تتصرف جزيئاتها كتلك الجزيئات الموجودة في البلورات السائلة الاعتيادية، ولكن إلكتروناتها تُفضل أنّ تترتب على طولِ محاور معينة.

أما إلكترونات البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد فتُظهر خصائصَ مغناطيسيةٍ مختلفةٍ تبعًا للاتجاهِ الذي تتدفقُ فيه تلك الإلكترونات على طول محورٍ ما. بعبارة أخرى؛ هذا يعني أنّ مرور شحنات عبر تلك المواد سوف تُغيرها إلى مغانط ، أو تُغيرُ قوةَ وترتيبَ مغناطيسيتها.

تطبيقات كمومية

يتوقعُ الفريقُ البحثيّ أنّ البلوراتِ الكمومية السائلِة ثُلاثيّة الأبعاد قد تُساهمُ في تطويرِ المجال الخاص بتصميمِ وصناعةِ رقائق حاسوبية أكثر فعاليّة. وذلِك عن طريقِ مُساعدةِ عُلماءِ الحاسوب في الاستفادة من الاتجاه الذي تَدورُ به الإلكترونات. كما يُساهم اكتشاف البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد في تمهيدِ الطريق أمام بناء الحواسيب الكمومية التي ستَفكُ الرموز وتُجري العمليات الحسابية الأخرى بسرعٍ أعلى بكثير والفضل يعودُ للطبيعةِ الكمومية للجسيمات.

إنّ صناعةَ حاسوبٍ كمومي هو تحديّ كبير وذلك لأنّ التأثيراتِ الكمومية دقيقة ووقتية، إذ يُمكنها أنّ تتغير أو حتى تتدمر بمجردِ تفاعلها مع بيئتها المحيطة. يُمكن حل هذه المشكلة عبر تقنية تتطلبُ مادة خاصة تُسمى موصل فائق طبولوجيّ topological superconductor وهنا يأتي دورُ البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد.

وأوضح أستاذ الفيزياء في معهد كاليفورنيا David Hsieh وهو الباحث الرئيسي في الدراسة الجديدة: "بنفسِ الطريقة التي اقترحت بها البلورات الكمومية السائلة ثنائية الأبعاد لتكونَ بدايةً لصناعةِ الموصلات الفائقة بدرجاتِ الحرارة العالية، فإنّ البلوراتِ الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد قد تكون مقدمةً للموصلاتِ الفائقة الطبولوجية التي طالما كنّا نبحثُ عنها".

وأشارَ جون هارتر الباحثُ في مختبرِ Hsieh والمؤلف الرئيسي للدراسة "بدلاً من الاعتماد على الصدفة في إيجاد الموصلات الفائقة الطبولوجية، ربما لدينا الآن طريقة لِصناعتها باستخدام البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد، وهي ستكون خطوتُنا القادمة".

المصدر: هنا