مقالة : علماء يحققون رقما قياسيا عالميا جديدا في تقنية تخزين الضوء

بكين 6 مارس 2025 (شينخوا) حقق علماء اختراقا كبيرا في مجال تخزين الضوء، مسجلين رقما قياسيا عالميا جديدا من خلال تخزين معلومات الضوء لمدة مثيرة للإعجاب بلغت 4035 ثانية.

ونشرت الدراسة، التي أجراها بشكل رئيسي باحثون من أكاديمية بكين لعلوم المعلومات الكمومية، في المجلة الدولية "نيتشر كوميونيكيشنز".

وقال ليو يوي لونغ، الباحث المشارك في الأكاديمية المذكورة والمؤلف الأول للدراسة: "كان تخزين الضوء دائما تحديا في جميع أنحاء العالم"، مضيفا أن الفوتونات، أي جسيمات الضوء، تتحرك بسرعات عالية بشكل لا يصدق، مما يجعل من المستحيل تقريبا التقاطها وتخزينها مباشرة.

ومن أجل التغلب على هذه المشكلة، لجأ العلماء إلى الإشارات الصوتية، والتي تكون أبطأ وأسهل في التخزين. وكان المفتاح هو إيجاد وسيط قادر على تحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات صوتية، وبالتالي "احتجاز" الضوء بشكل فعال.

وبدوره، قال الباحث في الأكاديمية لي تيه فو: "فكر في الفوتونات على أنها كرات صغيرة تتحرك بسرعات عالية. وعندما تصطدم بغشاء رقيق، يتم تحويل سعة الضوء وتردده والمعلومات الأخرى إلى إشارات صوتية. ومن خلال تخزين هذه الإشارات الصوتية في الغشاء، نحقق تخزين الضوء".

وكانت المحاولات السابقة لتخزين الضوء تنطوي على مواد مثل أغشية الألومنيوم المعدني ونيتريد السيليكون. ومع ذلك، بسبب الخسائر المادية الداخلية، لا يمكن لهذه الأغشية الحفاظ على الاهتزازات إلا لفترة قصيرة جدا، مما يحد من تخزين المعلومات إلى أقل من ثانية واحدة. ودفعت هذه العقبة فريق الأكاديمية لاستكشاف مواد جديدة ذات خصائص متفوقة.

وبعد إجراء اختبارات مكثفة على مواد مثل الماس ونيتريد الغاليوم، وجه الباحثون اهتمامهم إلى غشاء كربيد السيليكون أحادي البلورة. وتوفر هذه المادة، ببنيتها الداخلية المنتظمة للغاية، استقرارا استثنائيا للتردد وأقل الخسائر الداخلية.

وسمحت هذه الخصائص للفريق بتحقيق مدة تخزين قياسية تبلغ 4035 ثانية، متجاوزة بذلك المحاولات السابقة بكثير.

وتتمثل إحدى المزايا البارزة لغشاء كربيد السيليكون أحادي البلورة في قدرته على الحفاظ على أداء ممتاز حتى في درجات حرارة منخفضة للغاية.

وتجعله هذه الميزة مرشحا واعدا للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، والتي تعمل غالبا في ظل ظروف عالية التبريد، مثل تلك القائمة على أنظمة فائقة التوصيل وأنظمة طوبولوجية ونقاط كمومية لأشباه الموصلات.

وفي المستقبل، يهدف فريق البحث إلى تحسين مدة التخزين لدى الجهاز بشكل أكبر وزيادة كثافة المعلومات وتعزيز التوافق مع التقنيات الكمومية الأخرى.

وستوفر هذه التقدمات منصة مادية عالية الأداء للحوسبة الكمومية وتضع أساسا متينا لتطوير شبكات المعلومات الكمومية.