همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: کوانتوم دنیایی سرشار از ناشناختهها و شگفتیهای غیرقابلتصور، حالا میزبان یکی از مهمترین کشفیات دهههای اخیر است. پژوهشگران با بهرهگیری از روشی نوآورانه به نام «اسپکتروسکوپی پمپ - پروب»، توانستند تقریباً ۲۰ حالت جدید ماده را در مادهای موسوم به دیتلورید مولیبدن پیچخورده (tMoTe₂)کشف کنند. اهمیت این کشف زمانی دوچندان میشود که بدانیم این حالتها بدون نیاز به آهنربا پدیدار میشوند؛ اتفاقی که میتواند مسیر توسعه رایانش کوانتومی را دگرگون کند و مرزهای علم فیزیک را یکبار دیگر به لرزه درآورد.
پدیدهای به نام «اثر هال کسری بینظیر»
در قلب این کشف، پدیدهای به نام «اثر هال کسری بینظیر» قرار دارد. برای درک اهمیت آن باید به سال ۱۸۷۹ بازگردیم، زمانی که «اثر هال» برای نخستینبار کشف شد. در این پدیده، الکترونهایی که در معرض میدان مغناطیسی قرار میگیرند به کنارههای رسانا رانده میشوند و اختلاف ولتاژی ایجاد میکنند.
پیچش لایهها؛ میدان مغناطیسی درونی
در سال ۲۰۲۳، گروهی از پژوهشگران دانشگاه واشنگتن و همکارانشان در دانشگاه کورنل و شانگهای، نشان دادند که چرخاندن لایههای اتمی این ماده و ایجاد الگویی موسوم به «شبکه موآره» میتواند منجر به ظهور این اثر بدون آهنربا شود. در این شبکه، الکترونها رفتاری متفاوت از همیشه دارند و در دستهبندیهای عجیب با بارهای کسری ظاهر میشوند. به عبارتی، خودِ آرایش اتمها میدان مغناطیسی درونی ایجاد میکند.
۲۰ حالت پنهان؛ دریچهای بهسوی رایانش کوانتومی
کشف نزدیک به ۲۰ حالت تازه ماده در این ماده خاص، دریچهای نو بهسوی آینده رایانش کوانتومی گشوده است. بعضی از این حالتها به طور بالقوه میزبان ذرات عجیب هستند؛ ذراتی که میتوانند پایهای برای ساخت رایانههای کوانتومی پایدار و مقاوم در برابر خطا باشند.
از میان حالتهای کشفشده، بعضی به «عایقهای توپولوژیک کسری» و بعضی دیگر به فازهای ناشناختهای نسبت داده میشوند که هنوز به طور کامل مطالعه نشدهاند.
بیشتر بخوانید :
- سفری به اعماق جهان بنیادی در جستوجوی ذرهای که دنیا را ساخته است | اسرار کوچکترین ذره هستی
- این الکترونها ثابت میمانند، اما همچنان می توانند جریان برق را هدایت کنند
اهمیت سرعت و زمان در این کشف
یکی از یافتههای مهم این مطالعه مربوط به زمانهای متفاوتی است که حالتهای کوانتومی در آنها «ذوب» و «بازسازی» میشوند. برخی تنها در چند تریلیونیوم ثانیه فرومیریزند، درحالیکه برخی دیگر صدها برابر بیشتر طول میکشند. این تفاوتها سرنخهای مهمی برای درک پویایی الکترونها و نقش ارتعاشات شبکهای (فونونها) در پایداری حالتهای کوانتومی فراهم میکند.
چرا این کشف اهمیت دارد؟
اثر هال کسری بینیاز از آهنربا تنها یک کنجکاوی علمی نیست؛ بلکه میتواند به فناوریهای آینده از جمله رایانش کوانتومی توپولوژیک راه یابد. این نوع از رایانش به دلیل مقاومت بالا در برابر خطا، از سالها پیش بهعنوان «جام مقدس» دنیای کوانتوم شناخته میشود.
حالا، با حذف نیاز به آهنربا، مسیر کاربردیسازی این فناوری هموارتر از همیشه به نظر میرسد.
نظر شما