الرئيسية - المساحة الإخبارية - هل تكون تقنية “Valleytronics” المفاجأة الجديدة في الحواسيب الكمومية ؟

هل تكون تقنية “Valleytronics” المفاجأة الجديدة في الحواسيب الكمومية ؟

طور الباحثون في مختبر لورنس بيركلي الوطني LBL طريقة جديد للحصول على تقنية “إلكترونيات الأودية Valleytronics” باستخدام أنصاف نواقل ثنائية الأبعاد. يرى الباحثون أن هذا النهج الجديد قد يجعل تقنية إلكترونيات الأودية Valleytronics خيار أكثر ثبات لتقنية “الإلكترونيات السبنيّة Spintronics” كاستبدال للإلكترونيات التقليدية.

(اقرأوا أيضاً: كيف تعمل الأشياء – الحواسيب الكمومية )

قد بدأ مصطلح إلكترونيات الأودية Valleytronics يجد طريقه إلى معجم الأبحاث النوعية والحديثة. المعنى الحرفي لهذا المصطلح معقد، لكنه يمثل حركة تبتعد عن استغلال الشحنة الكهربائية في الإلكترونيات كوسيلة لتخزين المعلومات، وكبديل، تستخدم الرقم الموجي الكمي للإلكترون في المادة البلورية لترميز البيانات.

تأتي كلمة “الأودية” في المصطلح من شكل المنحني الذي يُلاحظ عند رسم طاقة الإلكترون بالنسبة إلى كمية الحركة Momentum: يُظهر المنحني الناتج واديين. تتحرك الإلكترونات عبر شبكة من أنصاف النواقل ثنائية الأبعاد كموجة، مما يشكل هذين الواديين، حيث يُشخص كل وادي بكمية حركة معينة ورقم كمومي وادي Quantum Valley Number معين. تكمن الخدعة في التحكم في كلا الواديين ليكون أحدهما أعمق من الآخر، مما يسبب توارد الإلكترونات إلى أحدهما أكثر من الآخر. عندما تكون الإلكترونات في الوادي ذات الطاقة الأخفض، يمكن استخدم الرقم الكمي الوادي الخاص به لترميز المعلومات.

(اقرأوا أيضاً: غوغل تعلن عن بدء العمل على حاسوبها الكمومي )

هذه العملية مماثلة لطريقة عمل الإلكترونيات السبينية Spintronics، لكن بدل من استخدام اللفّ الكمي للإلكترون لترميز المعلومة، تستخدم تقنية إلكترونيات الأودية Valleytronics الرقم الموجي الكمي.

بدأ الباحثون التحرك في هذا المجال عندما أظهر فريق من مختبرات LBL أنه من الممكن استخدام مواد ثاني كبريتيد الرينيوم Rhenium Disulfide مكان الألماس لتحقيق تأثير إلكترونيات الأودية.

في آخر أبحاث مختبرات بيركلي، استخدم الفريق مادة ثنائية الأبعاد تُدعى ثنائي سيلينيت التنغستن Tungsten Diselenide للاقتران لظاهرة تُدعى “تأثير ستارك الضوئي Optical Stark Effect” للسيطرة بشكل تلقائي على أزواج إلكترون-ثغرة (الشحنة الموجبة) المحفزة ضوئياً Photoexcited – ما يُدعى أكسيتون Excitons – ضمن أودية بمختلف الطاقة. يشمل تأثير ستارك تحويل وتجزأ الخطوط الطيفية للذرات والجزيئات عندما تتعرض لمجال كهربائي خارجي.

“هذا أول إظهار للدور المهم الذي قد يكون لتأثير ستارك الضوئي في إلكترونيات الأودية،” يقول Feng Wang، عالم في فيزياء المادة المكثفة في مختبرات بيركلي. “تفتح تقنياتنا، التي تعتمد على استخدام نبضات ضوء مستقطب دائري من مستوى فمتو-ثانية (10-15) للسيطرة بشكل انتقائي على درجة حرية الوادي، مجالات لتلاعب فائق السرعة في أودية الأكسيتون Exciton لتطبيقات المعلومات الكمية.”

(أقرأوا أيضاً: مقارنة بين الحواسيب التقليدية والحواسيب الكمومية )

تُعتبر تقنية الإلكترونات السبينية Spintronics  أيضاً طريقة لزيادة سرعة معالة المعلومات بشكل كبير وذلك باستغلال اللف الكمي للإلكترونات. لكن من الممكن تحول اللف الكمي إلى حقول مغناطيسية، الذي يؤدي إلى مشاكل في ثبات التقنية.

يرى الباحثون في LBL أنه باعتماد تقنية إلكترونات الأودية على الأمواج الكمية بدل من اللف الكمي نتخلص من المشاكل حول ثبات التقنية.

يرى Wang أن تأثير ستارك الضوئي، الذي يعتمد على وجود الأودية، يوفر طريقة مناسبة وفائقة السرعة لتحويل استقطاب الأودية في حين التخلص من أي تداخلات.

المصدر: IEEE Spectrum

عن Michel Aractingi

طالب هندسة كهرباء في جامعة البلمند

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

x

‎قد يُعجبك أيضاً

“4” طرق جديدة لتبريد الشرائح والرقاقات الحاسوبية

يبدو أن الأمور قد أصبحت أكثر “سخونة” في مجال المعالجات والرقاقات الحاسوبية. في حين يركز ...