باختصار
اكتشف العلماء حالة جديدة للمادة: بلورات كمومية سائلة ثلاثية الأبعاد، يتوقع أن يكون لها دور في تطوير تقنية الرقاقات الإلكترونية الصغيرة والحوسبة الكمومية.

بلورات كمومية سائلة ثلاثية الأبعاد

اكتشف الفيزيائيون في معهد كاليتك للمعلومات الكمومية والمادة أول بلورة كمومية سائلة ثلاثية الأبعاد، وهي حالة جديدة للمادة يُتوقع أن يكون لها تطبيقات في الحوسبة الكمومية فائقة السرعة، ويعتقد الباحثون أن هذا الاكتشاف ليس إلا غيض من فيض.

تتدفق جزيئات البلورات السائلة القياسية بحرية كأنها سائل، إلا أنها تسلك سلوك جسم صلب. وقد تكون البلورات السائلة مصنّعة، كتلك الموجودة في شاشات عرض الأجهزة الإلكترونية، أو أنها موجودة في الطبيعة، كتلك التي نجدها في أغشية الخلايا الحيوية. واكتُشِفت البلورات الكمومية السائلة لأول مرة في العام 1999، وتتصرف جزيئاتها بصورة تشابه البلورات السائلة العادية، لكن إلكتروناتها تفضل التحرك على طول محاور معينة.

تظهر إلكترونات البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد خواصًّا مغناطيسية مختلفة اعتمادًا على اتجاه المحور الذي تتحرك على طوله. وهذا يعني أن كهربة هذه المواد تحولها إلى مغانط، أو تغيّر قوتها المغنطيسية أو اتجاهها.

تطبيقات كمومية

يأمل فريق البحث أن تطوّر البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد مجال تصميم رقاقات حاسوبية أكفأ من خلال مساعدة علماء الحاسوب على استغلال اتجاه دوران الإلكترونات. وقد يمهد اكتشاف البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد الطريق إلى تطوير الحواسيب الكمومية التي تستطيع فك الشيفرات وإجراء حسابات أخرى بسرعة هائلة بفضل الطبيعة الكمومية للجزيئات.

يعتبر الوصول إلى الحاسوب الكمومي أمرًا صعبًا؛ لأن الظواهر الكمومية حساسة وسريعة الزوال، وقد تتغير أو تتدمّر ببساطة من خلال تفاعلها مع البيئات المحيطة بها. وقد يكمن حل هذه المشكلة عبر الوصول إلى مادة خاصة تدعى الموصل الفائق الفراغي.

وقال ديفيد هسيه الأستاذ المساعد في الفيزياء في جامعة كالتيك والباحث الرئيس في الدراسة الجديدة، في بيان صحفي كما كانت البلورات الكمومية السائلة ثنائية الأبعاد طريقًا لإنشاء الموصلات الفائقة في درجة حرارة عالية، فإن البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد ربما تشكّل الطريق للموصلات الفائقة الفراغية التي كنا نبحث عنها

ويقول الباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر هسيه والمؤلف الرئيس للدراسة الجديدة التي نُشرت في دورية ساينس جون هارتر في البيان الصحفي بدلًا من الاعتماد على الصدفة للعثور على موصلات فائقة فراغية، قد تتوفر لدينا الآن طريقة لإنشائها باستخدام البلورات الكمومية السائلة ثلاثية الأبعاد، وهذه هي الخطوة التالية ضمن جدول أعمالنا.