قفزة كمية: باحثو UCC يكتشفون المفتاح المحتمل لمستقبل الحوسبة الكمومية

في تطور مهم لمستقبل الحوسبة الكمومية، قام باحثون في مختبر المادة الكمومية المكروية في جامعة كولج كORK (UCC) باكتشاف رائد باستخدام واحدة من أقوى المجاهر الكمومية في العالم. وقد حدد الفريق حالة موصلة فائقة تتناقص مكانياً في موصل فائق جديد وغير عادي، يورانيوم دي تيلوريد (UTe2)، والذي قد يعالج واحدًا من أكبر تحديات الحوسبة الكمومية.

قوة الموصلات الفائقة

الموصلات الفائقة هي مواد تسمح للكهرباء بالتدفق مع مقاومة صفرية، مما يعني أنها لا تبذر أي طاقة على الرغم من حمل تيار كبير. هذا ممكن لأن أزواج الإلكترونات ترتبط معًا لتشكيل سائل ميكانيكي كمومي مكروسكوبي.

المؤلف الرئيسي للورقة، جو كارول، باحث دكتوراه يعمل مع أستاذ الفيزياء الكمومية سيموس ديفيس في UCC، يشرح، “ما وجدته فرقتنا هو أن بعض أزواج الإلكترونات تشكل هيكلًا بلوريًا جديدًا متضمنًا في هذا السائل الخلفي. تم اكتشاف هذه الأنواع من الحالات لأول مرة من قبل مجموعتنا في عام 2016 وأصبحت تعرف الآن باسم موجات كثافة أزواج الإلكترون. موجات كثافة الأزواج هي شكل جديد من المواد الموصلة الفائقة التي لا تزال خواصها قيد الاستكشاف.”

نوع جديد من الموصلات الفائقة

ما يجعل UTe2 مثيرًا بشكل خاص هو أنه يبدو أنه نوع جديد من الموصلات الفائقة. أزواج الإلكترونات في UTe2 تبدو وكأنها تمتلك زخمًا زاويًا داخليًا. إذا كان هذا صحيحًا، فإن فريق UCC قد اكتشف أول موجة كثافة زوجية تتكون من هذه الأزواج الغريبة من الإلكترونات.

كارول يُضيف، “ما هو مثير بشكل خاص لنا وللمجتمع الأوسع هو أن UTe2 يبدو أنه نوع جديد من الموصلات الفائقة. لقد كان الفيزيائيون يبحثون عن مادة مثلها لما يقرب من 40 عامًا.”

الآثار على الحوسبة الكمومية

الحواسيب الكمومية تعتمد على بتات كمومية أو قubits لتخزين وتنفيذ المعلومات. ومع ذلك، يتم تدمير حالة الكم لهذه القubits بسهولة، مما يحد من تطبيق الحواسيب الكمومية.

ومع ذلك، UTe2 هو نوع خاص من الموصلات الفائقة الذي قد يكون له عواقب كبيرة على الحوسبة الكمومية. يمكن استخدامه كمبدأ أساسي للحوسبة الكمومية الطوبولوجية، حيث لا يوجد حد لمدى عمر قubit أثناء الحساب. هذا يمكن أن يفتح طرقًا جديدة عديدة للحواسيب الكمومية الأكثر استقرارًا وفائدة.

كارول يشرح، “هناك إشارات إلى أن UTe2 هو نوع خاص من الموصلات الفائقة الذي قد يكون له عواقب كبيرة على الحوسبة الكمومية… في مواد مثل هذه لا يوجد حد لمدى عمر قubit أثناء الحساب، مما يفتح طرقًا جديدة عديدة للحواسيب الكمومية الأكثر استقرارًا وفائدة.”

الاكتشاف الذي قام به فريق UCC يوفر قطعة أخرى من اللغز حول UTe2. فهم الخواص الموصلة الفائقة الأساسية للمواد مثل UTe2 هو أمر بالغ الأهمية لتطوير حواسيب كمومية عملية. كارول يختتم، “ما اكتشفناه يوفر قطعة أخرى من اللغز حول UTe2. لإنشاء تطبيقات باستخدام مواد مثل هذه، يجب أن نفهم خواصها الموصلة الفائقة الأساسية. كل العلوم الحديثة تتحرك خطوة خطوة. نحن سعداء أننا ساهموا في فهم مادة قد تقربنا من حواسيب كمومية أكثر عملية.”