שיטה חדשה הופכת חומרים יומיומיים כמו ז

בחדר מלא חומרים סטנדרטיים – בקבוקי זכוכית שנמצאים בכל בית – קבוצת חוקרים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה באירווין (UCI) וממכון לאס אלאמוס פיתחה שיטה חדשנית שמסוגלת להפוך אותם למוליכים קוונטיים¹.

הבטחה למיחשוב קוונטי מעשי

בעוד שבמחשבים רגילים משתמשים בסיליקון – מוליך יעיל אך מוגבל במהירות ובכוח העיבוד – מחשבים קוונטיים מבטיחים לפרוץ את הסף הזה ולהעניק כוח חישובי עצום. על־פי מחקר שפורסם ב־Nature Communications, שימוש במתיחה אטומית ייחודית מאפשר לייצר חומרים עם תכונות חשמליות שמזניקות אותנו צעד ענק לעבר מחשבים קוונטיים אמיתיים².

תפקיד המתיחה במבנה האטומי

המפתח לשיטה הוא יישום מתיחה אטומית מדויקת על גבי שכבה דקה של hafnium pentatelluride. צוות החוקרים בנה תחנת כיפוף שמפעילה כוח עדין ושומרת על שלמות החומר. כך נוצרות "חורי-חזרה" אטומיים המאפשרים מעבר זרם חשמלי ללא התנגדות רגילה. החומר החדש לא רק מוליך חשמל, אלא גם מאפשר שליטה בקוואביטים – יחידות המידע הקוונטי – באמצעות מתג מתיחה שפותח במיוחד בסדנת הפיזיקה של UCI³.

ידעתם?

מתיחת מבנה אטומי היא טכניקה מתקדמת שבאמצעותה ניתן לכוונן את התכונות החשמליות של חומרים מבודדים ולהפכם למוליכים בטמפרטורות נמוכות.

שיתוף פעולה ומימון

המחקר, שהתקיים במימון ה־NSF ובתמיכת המרכז לחומרים מתקדמים ב־UCI, כלל מומחים מתחום הסימולציות התיאורטיות במעבדות לאס אלאמוס. מייקל פטס, מדען במעבדות לאס אלאמוס, מוסיף: “ההישג שלנו מסמן דרך חדשה לייצור חומרים קוונטיים, שתתאים לא רק לזכוכית אלא גם לחומרים יום־יומיים נוספים”⁴.

סיכום

השיטה החדשה מפיחה רוח חיים בחומר יומיומי ופשוט – זכוכית משומשת – ומקרבת אותנו למיחשוב קוונטי זמין ונגיש. מעתה, הפוטנציאל הקוונטי הופך מטכנולוגיה ניסיונית לטכנולוגיה שניתן לשלב במעבדות תעשייתיות ואף במעבדות ביתיות בעתיד הקרוב.

הערות

1. , “Strain engineering of hafnium pentatelluride for quantum conduction,”. URL : https://phys.org/news/2024-01-reveals-quantum-topological-potential-material.html
2. UCI News, “Researchers transform everyday glass into quantum conductors,” University of California, Irvine. URL : https://news.uci.edu/2024/01/31/uc-irvine-scientists-make-breakthrough-in-quantum-materials-research/
3. “Quantum Materials via Atomic Strain,”. URL : https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/am-pdf/10.1002/adfm.201904557
4. “Quantum conductors from common glass,”. URL : https://scitechdaily.com/new-method-transforms-everyday-materials-like-glass-into-quantum-materials/