يائيل بيتار
وفقا لميكانيكا الكم، من المستحيل قياس خصائص الجسيمات الصغيرة دون التأثير عليها. يؤثر هذا القيد على درجة المعرفة المتعلقة بالمادة ويمنع الجزيئات من التوقف عن الاهتزاز. والآن، حول الفيزيائيون هذا الاضطراب الحتمي لصالحهم واستخدموه، على نحو متناقض، لإبطاء وتر صغير مهتز.
وحتى أبسط الأجهزة الكمومية قد تؤدي إلى تكنولوجيات معلومات جديدة وتطورات أخرى. يقوم الباحثون الآن بتجربة أوتار صغيرة، أو "رنانات ميكانيكية نانوية"، والتي تهتز مثل أوتار الجيتار ذات الحجم النانوي، والتي عند تبريدها إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق، من المفترض أن تتصرف هذه الأوتار بطريقة تشبه الكم. وبمجرد حدوث ذلك، يأمل الباحثون في إدخال الخيط إلى حالة كمومية غريبة حيث ينحني الخيط حرفيًا إلى مسارين مختلفين في نفس الوقت. قد تكون مثل هذه السلسلة بمثابة "بت" بمعنى أن تشفيرها سيكون 0 و1 في نفس الوقت. ومع ذلك، لم ينجحوا أبدًا في تبريد الخيط إلى درجة الحرارة المطلوبة التي تبلغ بضعة أجزاء من الألف من درجة كلفن.
الآن، اكتشف أكشاي نيك من جامعة ميريلاند، كوليدج بارك، وكيث شواب من جامعة كومال، وزملاؤه طريقة جديدة لتبريد الرنان. كان على الباحثين أولًا اكتشاف حالة السلسلة باستخدام ترانزستور أحادي الإلكترون فائق التوصيل (SSET)، والذي يحتوي على قطعة صغيرة من معدن فائق التوصيل موازٍ للسلسلة. ارتدت الإلكترونات إلى الرقعة من أحد طرفيها وارتدت عنها من الطرف الآخر. قام فريق الباحثين بتمرير جهد كهربائي بين الوتر والرقعة، مما أدى إلى تغيير كل حركة في الوتر لمعدل تدفق الإلكترونات عبر الترانزستور، مما سمح للباحثين باكتشاف تذبذب الوتر.
في الوضع الطبيعي، تقوم الإلكترونات المرتدة بدفع الخيط عن طريق تغيير الشحنة الكهربائية للرقعة وبالتالي القوة المؤثرة بين الرقعة والخيط. لكن شواب وزملائه وجدوا أنه عندما طبقوا جهدًا كهربائيًا إضافيًا موجهًا نحو الرقعة، لم يتبق لدى الإلكترونات ما يكفي من الطاقة للقفز إليها. في هذه الحالة، تستمد الإلكترونات بعض الطاقة من تدفق الشعاع لتساعد نفسها على الاستمرار. تعمل الطاقة المنقولة على تكييف الخيط وتبريده من 0.55 درجة كلفن إلى 0.3 درجة كلفن، وفقًا لتقرير الباحثين لمجلة Nature.
يقول كونراد لينرت، عالم الفيزياء من معهد جيلا - وهو مختبر يديره المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في جامعة كولورادو، بولدر: "هذا إنجاز هائل". “التجارب مع ترانزستور أحادي الإلكترون صعبة”. يقول روبرت نوبل، عالم الفيزياء في جامعة كوينز في كينغستون بكندا، إن الفيزيائيين "قد يكونون قادرين على استخدام هذا كأداة لتبريد الرنانات إلى النقطة التي يمكننا من خلالها رؤية ميكانيكا الكم في جهاز مجهري".
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~589924025~~~95&SiteName=hayadan
