العوازل الطوبولوجية التي يمكنها تمكين الحوسبة والاتصالات السريعة والآمنة قد لا تكون طوبولوجية على الإطلاق، إلا إذا تم تصنيعها بشكل مختلف
يتحدى باحثون من جامعة بن غوريون في النقب النتائج المتعلقة بنوع جديد من المواد، والتي يمكن استخدامها لإجراء حسابات سريعة للغاية والتواصل الآمن.
إحدى النقاط المحورية في مجال المعلومات الكمومية الجديد هي هندسة نوع جديد من المواد - المواد الطوبولوجية، التي لها ميزة مفيدة: بعض خصائصها الفيزيائية "محمية". معنى هذه الحماية ومنحت شنيفيا الباحثين جائزة نوبل في الفيزياء هذا العام، هو أن خصائص المواد غير حساسة للتشوهات الفيزيائية والكيميائية الكبيرة. هذه الميزة تجعلها مثالية لطرق الحساب الفعالة والقوية والآمنة وتخزين المعلومات والاتصالات. وقد تم بالفعل إنتاج مجموعة واحدة من هذه المواد، تسمى "العوازل الطوبولوجية"، في المختبر.
أحد الاستخدامات المقترحة لهذه المواد هو الحوسبة الكمومية: عندما يتم تقريب الموصلات الفائقة من هذه المواد، يظهر في النظام نوع جديد من "الجسيمات الأولية" يسمى "Majorana Fermions"، سمي على اسم الفيزيائي الإيطالي الذي اقترح وجودها لأول مرة. بفضل الحماية الطوبولوجية، يمكن لهذه الجسيمات الحفاظ على التماسك الكمي لفترة طويلة نسبيًا، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص للحسابات الكمومية المتسامحة مع الأخطاء، وهو الهدف النهائي للثورة الكمومية.
ومع ذلك، فإن كل هذه الفروق تعتمد على افتراض حاسم، وهو أنه لا يوجد مجال مغناطيسي في المواد الطوبولوجية. في دراسة حديثة نشرت في مجلة Physical Review Letters المرموقة، أوضح البروفيسور ييغال مئير من جامعة بن غوريون في النقب وطالب ما بعد الدكتوراه جيانهوي وانغ، بالتعاون مع البروفيسور يوفال جيفن من معهد وايزمان للعلوم، كيف يتم وفي الظروف الطبيعية التي تستخدم فيها هذه المواد، ينشأ مجال مغناطيسي تلقائياً عند نهايات العوازل الطوبولوجية. يزيل هذا المجال المغناطيسي التدريع الطوبولوجي للمواد ويثير الشكوك حول التطبيقات المقترحة سابقًا لهذه المواد.
ومع ذلك، تقترح الورقة البحثية الجديدة للباحثين طريقة لإنتاج هذه المواد، بحيث يظل من الممكن الحصول على الحماية الطوبولوجية المطلوبة، اعتمادًا على الطريقة التي سيتم بها توصيل الاتصالات الكهربائية بالمادة الموجودة في نهايات الجهاز. في هذه الحالة، لن يتم إنشاء أي مجال مغناطيسي تلقائي، وستعود الحماية الطوبولوجية.
البروفيسور يغال مئير هو عضو هيئة التدريس في قسم الفيزياء في جامعة بن غوريون في النقب.
