اكتشاف مادةٍ يمكن من خلالها حفظ المعلومات الكمومية

خلال السنوات الأخيرة تم إحراز قدر كبير من التقدم نحو أول كمبيوتر عالمي واسع النطاق. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من المشاكل لحلها، مثل إنشاء طريقة لتخزين المعلومات الكمومية لفترات طويلة من الزمن.
الآن؛ اكتشف العلماء مادة قد تحقق هذه المهمة.
التحدي في هذا النوع من التخزين هو الحفاظ على الحالة الكمومية من الذرات الفردية. وتشير دراسة جديدة أن إريديات النحاس -مركب من النحاس، الايريديوم، والأكسجين- قد تكون الهندسة الذرية المطلوبة للوفاء بهذا الدور.
يقول الباحث فازل تافتي Fazel Tafti لدورية إنفيرز: “إن لإريديات النحاس تركيب يشبه العسل، تماماً كالعسل في الطبيعة ولكنه مصنوع من ذرات”.
«بسبب الأشكال الهندسية الخاصة بالجسيمات، تدور الإلكترونات دون أن تتجميد، وتستمر بالاهتزاز حول نفسها دون أن تتجمد وتشكل مغناطيساً، وهو الميل الطبيعي للمادة، وتسمى هذه الظاهرة الإحباط المغناطيسي».
وتعرف المرحلة غير العادية التي تحتلها هذه المادة بسائل الدوران الكمومي. إنها ليست سائلة كالحالة التي نعرفها، بدلاً من ذلك، المغناطيسية أقل تنظيما مما كانت عليه في المغناطيس العادي.
تتجمد الإلكترونات في المغناطيس الذي نستخدمه في الحياة اليومية في نفس الاتجاه. في الدوران السائل، لا تتجمد أبداً، حتى لو وصلت درجة الحرارة إلى الصفر المطلق.
وهذا يعطي بعض الصفات غير عادية، مثل ظاهرة تعرف باسم التشابك بعيد المدى حيث تقترن الحالة الكمومية من جسيم واحد مع جسيم آخر غير مجاور.
المواد تحتاج إما هندسة العسل مثل إريديت النحاس أو بنية ذرية ثلاثية للعمل كسائل كمومي دوار. وقد لوحظ هذا الترتيب في الطبيعة، على سبيل المثال مع معادن هربرت سميثايت Herbertsmithite التي تم اكتشافها في عام 2012.
وقد أنتجت هذه الدراسة مادة يمكن استخدامها في الحواسيب الكمومية في المستقبل، ولكن أهميتها أنها توفر طريقة لتخليق المزيد من المعادن المماثلة.
باستخدام نفس العملية، يمكن أن يكون من الممكن اكتشاف جميع أنواع السوائل الدورانية الكمومية الجديدة، وبعضها قد يكون أفضل ملاءمة للمهمة.
«إن الاكتشافات التجريبية تستغرق وقتاً طويلاً لأن العلماء يجب أن يحاولوا مع كل مسار تسمح به الطبيعة، والطبيعة يمكن أن تكون {بعيدة المنال}»، كما أوضح تفتي.
«ولكن الآن بعد أن تمكنا من تخليق سائل دوراني واحد، وجدنا وصفة لتخليق المزيد منه. والخطوة التالية ستكون باستخدام نفس وصفة إريديات النحاس وتطبيقها على عناصر أخرى في الجدول الدوري لتخليق المزيد من السوائل الدورانية».