قام باحثون في جامعة التكنولوجيا في سيدني بتقديم طريقة جديدة للتحكم في مصادر الضوء الكمومية الصغيرة عن طريق لف طبقات ذرية رقيقة من نيتريد البورون السداسي - لأنه على ما يبدو، كانت أجهزة الكمبيوتر الكمومية بحاجة إلى القليل من الدوران.

يوفر هذا التقدم للعلماء طريقة جديدة لضبط الباعثات الكمومية، وهي مصادر ضوء مجهرية يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في التقنيات المستقبلية مثل الحوسبة الكمومية والاتصالات الآمنة وأجهزة الاستشعار فائقة الحساسية. قال المؤلف الرئيسي الدكتور أنجوس جيل إن العمل يقدم للباحثين أداة جديدة قيمة لجعل هذه الأنظمة الكمومية أكثر عملية.

"يمكنك قياس هذه الباعثات الكمومية ورؤية أنها موجودة، لكن من الصعب جعلها تعمل عمليًا. هذا يعطينا رافعة للاقتراب من ذلك - خطوة نحو تحقيق التقنيات الكمومية،" قال الدكتور جيل.

خلال التجارب، وجد جيل وفريقه أن لف المادة يمكن أن يغير بشكل كبير لون وطول موجة الضوء المنبعث من الباعثات الكمومية. كان حجم التغيير ملحوظًا بشكل خاص. معظم الدراسات تصنع جهازًا بزاوية لف محددة وتتركه دون تغيير. على النقيض من ذلك، تمكن الباحثون من رفع المادة وتدويرها وإعادة تكديسها بشكل متكرر، مما سمح لهم بتعديل خصائصها باستمرار.

"نحن نستفيد من حقيقة أن هذه المادة، نيتريد البورون السداسي (hBN)، ذات طبقات. يمكننا التقاطها، تكديسها، لفها، واستخدام هذا اللف لتعديل الباعثات. لا يمكنك فعل ذلك حقًا مع المواد التقليدية مثل الماس أو كربيد السيليكون."

"الفائدة هي أننا استخدمنا هذه المنصة القابلة للف لتحويل الانبعاث بمقدار كبير جدًا،" قال جيل. "غالبًا عندما تتحكم في هذه الأنظمة، يكون مقدار التلاعب محدودًا جدًا، ولكن في هذه الحالة كان التحول أكبر بكثير من المتوقع. بدلاً من محاولة جعل عيوب hBN تتصرف مثل المضيفات الصلبة التقليدية، استغللنا قوة hBN الخاصة: هيكلها الرقيق ذو الطبقات القابلة للف."

شبه جيل هيكل المادة بشرائح الجبن بدلاً من كتلة صلبة. "مع كتلة الجبن، لا يمكنك حقًا الوصول إلى النكهة في المنتصف. ولكن مع الشرائح، يمكنك تقشير الطبقات، وإعادتها معًا، وتغيير كيفية تفاعلها،" قال. نظرًا لأن hBN مصنوع من طبقات رقيقة للغاية، يمكن للباحثين فصل وإعادة تجميع تلك الطبقات بطرق غير ممكنة مع المواد الكمومية التقليدية.

قال المؤلف المشرف البروفيسور إيغور أهارونوفيتش إن القدرة على لف المواد ذات الطبقات مثيرة بشكل خاص لأنها يمكن أن تكشف عن سلوك فيزيائي جديد تمامًا. "يمكنك أخذ طبقتين لا تفعلان الكثير بمفردهما، وضعهما معًا بزاوية محددة، وفجأة تحصل على نظام مختلف تمامًا،" قال البروفيسور أهارونوفيتش.

وفقًا لأهارونوفيتش، يمكن أن تساعد النتائج في تطوير العديد من التقنيات الكمومية الناشئة. "يمكن استخدام هذه المواد في النهاية للحوسبة الكمومية والاتصالات والاستشعار الكمومي، مما سيساعد في تطبيقات مثل الرعاية الصحية والأمن السيبراني وتحسين نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)؛ ويمنحنا تحكمًا أكبر في اللبنات الأساسية اللازمة للوصول إلى هناك."