المشكلة المزعجة مع تقنية الكم
خلينا نتكلم بصراحة عن ليش تقنية الحوسبة الكمومية صعب استخدامها فعلياً.
كلنا سمعنا عن أجهزة الكمبيوتر الكمومية اللي وُعدنا إنها رح تغير كل شيء - من الطب لهيئة المصارف. لكن المشكلة الحقيقية هي إن كل مادة كمومية اكتشفناها لحد الآن، تحتاج تكون باردة بشكل جنوني. أقصد باردة قريبة من الصفر المطلق.
ليش البرودة مهمة كذا؟
تخيلوا معي: في درجة الحرارة العادية، ذرات المادة ترجف وتتحرك باستمرار مثل الأطفال النشيطين جداً. هذه الحركة百合ative بتكمل الاهتزازات تشوش على التأثيرات الكمومية الحساسة اللي يحاول العلماء استغلالها.
فكر فيها كالتالي: تحاول تحكي مع حد بهدوء في حفل روك. مستحيل - الفوضى surrounds you everywhere.
الحل التقليدي كان بناء أنظمة تبريد ضخمة للحفاظ على البرودة. ينفع في المختبر. لكن لما تبي حاسوب كمومي في مركز بيانات أو حساس كمومي في طائرة؟ هنا تطلع المشاكل.
الفريق اللي قرر يبتكر من الصفر
هنا الجزء اللي يعجبني بالقصة: بدل ما يبحثوا عن المادة المثالية في الطبيعة، فريق من جامعة لويزيانا الحكومية قرر يصنع واحد من الصفر.
فكرة عبقرية بخطوات بسيطة
الفريق وضع طبقة رقيقة من الذهب على شريحة زجاجية. بعدين استخدموا أشعة أيونية مركزة لقص مئات الفتحات الصغيرة في المعدن.
كل فتحة من هذه الفتحات تعمل مثل "ذرة اصطناعية" صغيرة. سميها "ميتاتوم" - مصطلح فخم لحاجة بسيطة جداً.
هذه الميتاتومات مع بعض تخلق مادة جديدة ما كانت موجودة بالطبيعة - بلورة تختلف عن أي شيء صنعته الطبيعة على أرضنا. والأغرب؟ سمكها كله أقل من شعرة إنسان واحدة!
كيف يعمل الجهاز؟
حين يضرب الضوء الشريحة، ينزلق على سطح الذهب و يتفاعل مع هذه الفتحات المصممة بدقة.
السر الحقيقي هو التحكم في حجم الفتحات و شكلها و المسافة بينها. هذا التحكم الدقيق يخلي الباحثين يحددون كيف ردة فعل المادة تجاه الضوء.
التصنيف الذكي للضوء
هنا开始 التصنيف begins with تمييز الفرق بين أنواع الضوء.
الضوء ليس كله سواء على المستوى الكمومي. ضوء الشمس يختلف عن ضوء الليزر يختلف عن الضوء المتوهج. الفرق يظهر في طريقة تقلب الفوتونات و تفاعلها مع بعض.
الطريقة التقليدية لتحديد هذه الفروقات تحتاج أجهزة معقدة جداً و كاشفات مبردة لدرجة克里و وحسابات لا تحصى.
البلورة الجديدة بتعمل هذا التصنيف تلقائياً. تقدر تكتشف الفروق الكمومية الدقيقة في الضوء الوارد و توجه حالات كمومية مختلفة في مسارات منفصلة عبر البلورة نفسها.
"بتصميم توزيع الميتاتومات في البلورة، نستطيع تحديد أي حالات كمومية مسموح يمرورها من المادة"، قال رايلي دوكينز، أحد الباحثين المشاركين.
الدكتور_MAGÁNA-LOAIZA يسمي هذا "النقل المتين". البلورة تميز بين حالات كمومية مختلفة و تنقلها من مكان لآخر من دون ما تخرب خصائصها الأساسية. و بدون أي تبريد جنوني.
ليش هذا مهم؟
خلونا نفكر بالنتائج العملية.
الحوسبة الكمومية اليوم موجودة فعلاً، لكن أقرب للآلات العلمية منها للأجهزة العملية. تحتاج أنظمة تبريد معقدة و صيانة مستمرة و خبراء متخصصين. كأنك تحتاج فريق مهندسين just to run your laptop.
لكن لو المواد الكمومية تشتغل في درجة حرارة الغرفة؟
هنا تتغير اللعبة كلها:
- الحوسبة الكمومية تصير أكثر доступية
- أنظمة الاتصال الكمومي تصير عملية للتعاملات الآمنة اليومية
- الحساسات الكمومية المتقدمة تنتشر في الميدان مو بس في المختبرات
خارطة طريق للباحثين
الأهم من Breakthrough واحد، الفريق أسس استراتيجية تصميم واسعة يستطيع علماء آخرون استخدامها لخلق عائلات جديدة تماماً من المواد الكمومية.
تشنغل يو، باحث سابق في المشروع و الآن أستاذ في الصين، وصف اللحظة اللي فيه فيه التصميم غير المعتاد سار بالضبط مثل ما توقعت النظرية:
"أحد أكثر أجزاء المشروع إثارة كان إدراكنا إننا نستطيع بناء مادة تقوم بشيء الطبيعة ما توفره لحالها. رؤية النتيجة تشتغل تماماً كما خططنا كانت شعور لا يُوصف."
الصورة الكبرى
خليني أكون صريح معكم: كنت دائماً أشوف تقنية الكم كانها زهرة delicate تحتاج ظروف محكمة عشان تتفتح.
هذا البحث يخبرنا إنه يمكن نقدر نزرع أنواع أقوى و أكثر صلابة.
مستقبل الكم ما لازم يكون مجمد.
و هذا شيء يستحق الحماس.