الحاسوب الكمومي يكشف الأزواج الخفية في المواد ⚡ экспресс
يُعد نموذج فيرمي-هابارد نقطة انطلاق لنمذجة العديد من المواد ذات الارتباطات القوية، بما في ذلك الموصلات الفائقة عالية الحرارة. ظل اكتشاف ارتباطات الأزواج فائقة التوصيل بعيد المنال لفترة طويلة بسبب طابعها غير القطري، مما يستبعد القياسات الموضعية للكثافة، وصعوبة تحضير الحالات فائقة التوصيل. على الحاسوب الكمومي كوانتينوم هيليوس باستخدام المصائد الأيونية، تم قياس ارتباطات أزواج كبيرة في ثلاثة أنظمة من نموذج فيرمي-هابارد، وهي: الاقتران غير المتوازن المستحث بالمجال الكهرومغناطيسي في شبكة مربعة نصف ممتلئة؛ والاقتران الموجي d في الحالة الأساسية التقريبية لنموذج 'لوحة الشطرنج' عند مستوى تطعيم 1/6؛ والاقتران الموجي s في نموذج طبقة مزدوجة، ذي الصلة بالموصلات الفائقة النيكلاتية. تُظهر هذه النتائج أن الحاسوب الكمومي يمكنه إنشاء ودراسة حالات ذات معنى فيزيائي مع ارتباطات فائقة التوصيل بشكل موثوق، مما يفتح الطريق لدراسة التوصيل الفائق باستخدام الحوسبة الكمومية.
في الأسلاك العادية، تتصادم الإلكترونات وتفقد طاقتها وتسخن – وهذه هي المقاومة. أما في الموصلات الفائقة، تتزامن بعض الإلكترونات في أزواج، مثل نجمين يدوران حول بعضهما بتناغم تام دون اصطدام. لكن هذه الأزواج تختبئ: لا يمكن رؤيتها مباشرة، بل نستدل عليها من خلال التناغم المثالي.
واستخدم العلماء ما يشبه التحليل الطيفي (طريقة تحدد المادة من خلال "بصمتها" الضوئية) على الحاسوب الكمومي. وقامت الآلة بمحاكاة النموذج القياسي لمادة سُمّيت باسم إنريكو فيرمي، وعملت ككاميرا تُظهر الأزواج الخفية. وعند تبريد النموذج، انخفضت الإنتروبيا (مقياس الفوضى)، وأصبحت الأزواج واضحة.
هذه خطوة نحو الموصلية الفائقة دون الحاجة إلى تبريد عميق. ستختفي الفواقد في الأسلاك، وستظهر قطارات الرفع المغناطيسي، وستصبح أجهزة التصوير الطبي أرخص.
🎯 صُمم الحاسوب الكمومي أساسًا لمحاكاة الأنظمة الكمومية. فقد أكد [scientist:Richard Feynman]ريتشارد فاينمان[/scientist] في ثمانينيات القرن الماضي أن مثل هذه المهام تتطلب أجهزة كمومية.
🎬 في فيلم الخيال العلمي "أفاتار"، يُستخرج مادة الأنوبتانيوم – موصل فائق في درجة حرارة الغرفة، مما يجعل التقنيات المذهلة ممكنة.