حقق باحثون من جامعات نورث وسترن وبوسطن وكاليفورنيا في بيركلي إنجازًا غير مسبوق في مجال تكنولوجيا الكم، بإطلاق أول شريحة إلكترونية-فوتونية متكاملة يمكن إنتاجها على نطاق واسع، ما يُعد خطوة تاريخية نحو تسويق الأجهزة الكمومية المتطورة وجعلها أكثر سهولة وفاعلية.
دمج الإلكترونيات والفوتونيات في رقاقة واحدة
الاختراق العلمي تمثّل في دمج الفوتونيات الكمومية المعقدة داخل شريحة سيليكون قياسية إلى جانب إلكترونيات التحكم الدقيقة، وهو ما لم يكن متاحًا سابقًا إلا في أجهزة ضخمة ومعقدة. الشريحة الجديدة، التي لا يتجاوز حجمها 1×1 ميليمتر، قادرة على توليد الضوء الكمومي وتثبيته ذاتيًا، ما يتيح إنشاء أزواج من الفوتونات تُستخدم كوحدات “كيوبت” رئيسية في الحوسبة الكمومية والاتصالات وأجهزة الاستشعار الدقيقة.
لماذا هذا الاختراق بالغ الأهمية؟
الابتكار المحوري يتمثل في قدرة الشريحة على تحقيق استقرار الضوء الكمومي داخليًا، دون الحاجة إلى أجهزة تبريد ضخمة أو أنظمة معايرة خارجية. ويُعزى ذلك إلى نظام تغذية راجعة إلكتروني مدمج يقوم بمراقبة التغيرات الحرارية أو الضوئية، ويرسل إشارات إلى سخان نانوي لتعديل الظروف واستعادة الاستقرار في الوقت الفعلي.
بنية دقيقة تعتمد على رنينات حلقية
تعتمد الشريحة على رنينات حلقية نانوية، وهي قنوات دقيقة في السيليكون أقل سُمكًا من شعرة الإنسان. عند توجيه شعاع ليزر داخل هذه الحلقات، يتم إنتاج أزواج فوتونية مترابطة تلقائيًا، ما يخلق بيئة مثالية لمعالجة المعلومات الكمومية.
قابلة للإنتاج على نطاق صناعي
الأهم من ذلك أن هذه الشريحة صُنعت باستخدام تقنيات التصنيع القياسية للإلكترونيات الدقيقة، مما يفتح الباب أمام الإنتاج التجاري الواسع للأجهزة الكمومية، لتخرج من نطاق المختبرات البحثية إلى عالم التطبيقات العملية.
جهد مشترك متعدد التخصصات
أوضح الباحثون أن هذا التقدم العلمي ما كان ليُنجز لولا التعاون الوثيق بين علماء الفيزياء والمهندسين وخبراء التصنيع عالي الدقة، وهو نموذج لتكامل التخصصات الذي أصبح شرطًا لتطوير تقنيات المستقبل.
تكنولوجيا كمومية ميسّرة وقابلة للتوسع
يتوقع الخبراء أن تُحدث هذه التكنولوجيا ثورة في تصميم الأجهزة الكمومية، حيث تصبح أكثر قابلية للحمل، وأسهل في الاستخدام، وقابلة للتوسع بشكل صناعي، خصوصًا مع النمو المتسارع في هذا المجال عالميًا.
