سرعة الاتصال بالإنترنت ليست كل شيء؛ فميزات الهاردوير نفسها تلعب دورًا أيضًا. قد يتغير هذا إلى الأبد مع هواتف وأجهزة كمبيوتر محمولة أسرع من أي وقت مضى؛ ويكمن السر في قفزات نوعية غير مسبوقة.
اكتشف علماء في جامعة نورث إيسترن تقنية جديدة للتحكم في حالات الإلكترونات في المواد الكمومية. والنتيجة؟ قد تكون هذه الأجهزة أسرع بألف مرة.
لن يكون التحدي سهلاً. تُظهِر المواد الكمومية سلوكًا غير مستقر للغاية، بخصائص غير مألوفة خارج نطاق ميكانيكا الكم. لا تنطبق قوانين الفيزياء كما هي معروفة في هذا العلم، لذا فإن كل تقدم ولو ضئيل يُعدّ أمرًا بالغ الأهمية.
قام باحثون في جامعة نورث إيسترن (الولايات المتحدة) بالتلاعب بدرجة حرارة مادة كمية تُعرف باسم 1T-TaS₂. يكمن سرّ ذلك في دمج طورين إلكترونيين متعارضين: العزل والتوصيل.
يتميز 1T-TaS₂ بخصائص تُمكّنه من حجب أو فتح تدفق الكهرباء، مما يُمثل ثورةً كاملةً في صناعة أشباه الموصلات. وتُعد الاختبارات المعملية الأولية واعدة.
قال غريغوري فييتي، الفيزيائي بجامعة نورث إيسترن: “كل من استخدم جهاز كمبيوتر يصل إلى مرحلة يتمنى فيها أن تُشحن أجهزته أسرع”. وكان هذا هو دافع الباحثين لتحقيق سرعات لم يسبق لها مثيل في الأجهزة المنزلية.
لن يكون تغيير سرعات معالجات الأجهزة التقليدية سهلاً. وقد اختار الباحثون تقنيةً معروفةً في ميكانيكا الكم، باستخدام الضوء لتغيير خصائص 1T-TaS₂.
ستُحدث الهواتف المحمولة المستقبلية نقلة نوعية في الترابط بين المواد الموصلة والعازلة. ويعمل الباحثون على مادة واحدة، أصغر حجمًا وأسرع، يمكن التحكم بها بالضوء للتفاعل بين الحالتين.
يتحدث الباحثون عن “الانقراض الحراري”، وهي تقنية تسمح بتوفير التكاليف من خلال استخدام درجات حرارة أكثر عملية. لن يتطلب 1T-TaS₂ التجميد بالتبريد العميق لعدة أشهر؛ حيث يتم تقليص الوقت إلى بضع ثوانٍ.
لقد نجح الباحثون في مزامنة التغيرات في درجات الحرارة بحيث تكون سريعة بما يكفي لتكون فعالة، ولكن ليس إلى الحد الذي يؤدي إلى انهيارها، كما كانت الحال حتى الآن.
يقول فييتي: “نطمح إلى أقصى قدر من التحكم في خصائص المواد. نريد تحقيق شيء ما بسرعة فائقة، وبنتيجة آمنة للغاية، لأن هذه هي الأشياء التي يمكن استخدامها لاحقًا في الأجهزة”.
ويتردد الباحثون في الكشف عن موعد تشغيل الهواتف المحمولة أسرع بأكثر من ألف مرة. ويعلق قائلاً: “لتحقيق تحسينات مذهلة في تخزين المعلومات أو سرعة التشغيل، نحتاج إلى نموذج جديد”.