كيف يحول "الجرمانيوم الفائق" الرقائق إلى أجهزة خارقة؟

(MENAFN- Al-Bayan) كانت الرقائق الإلكترونية هي العمود الفقري للحوسبة الكلاسيكية، بينما اعتمدت أجهزة الكمبيوتر الكمومية (التي تعد بمستويات أداء غير مسبوقة) على مواد غريبة يصعب دمجها في البنية الصناعية القائمة. اليوم، يبدو أن عقوداً من الفصل قد شارفت على الانتهاء.

اكتشاف خارق
فقد كشف فريق دولي من الباحثين، بقيادة الدكتور بيتر جاكوبسون من جامعة كوينزلاند الأسترالية، عن اختراق علمي طال انتظاره: تحويل مادة الجرمانيوم، وهي مادة أساسية في صناعة أشباه الموصلات، إلى موصل فائق. هذا الإنجاز، الذي وصفه الخبراء بأنه ((نقلة نوعية في مجال الكم))، يمهد الطريق لإنشاء أجيال جديدة من الأجهزة الكمومية الهجينة التي تجمع بين قوة الحوسبة الكلاسيكية والكمومية في شريحة واحدة وأكثر موثوقية.

الحل لمشكلة التكامل
تعد الموصلات الفائقة مواد حاسمة في بناء الأجهزة الكمومية، حيث تقوم بتوصيل الكهرباء دون مقاومة تقريباً، والأهم أنها تساعد في الحفاظ على ((التماسك الكمي)) (Quantum)، وهي حالة حساسة ضرورية لعمل البتات الكمومية.
المشكلة الرئيسية سابقاً كانت في أن الموصلات الفائقة التقليدية (مثل النيوبيوم) هي مواد غريبة لا تتناسب بسهولة مع تقنيات تصنيع رقائق الكمبيوتر المعيارية التي تعتمد على أشباه الموصلات مثل الجرمانيوم والسيليكون.

تفرد تقني
الجرمانيوم مادة أساسية ومستخدمة على نطاق واسع في الصناعة، ما يجعل عملية دمجها في خطوط الإنتاج الحالية قابلة للتطوير على نطاق واسع.
أظهرت الأبحاث السابقة التي حاولت وضع الموصلات الفائقة فوق أشباه الموصلات عيوباً في البنية البلورية عند الواجهات، ما يؤدي إلى ((اضطراب طفيلي)) يسبب ((امتصاص الإشارات)) ويفقد التماسك الكمي.
نجح الفريق في ابتكار موصل فائق من الجرمانيوم عبر عملية دقيقة تعرف بـ التنشيط باستخدام مادة الغاليوم، وتعديلها باستخدام تقنيات أشعة سينية متقدمة. هذا سمح لطبقات الجرمانيوم المنشط بالغاليوم وطبقات السيليكون بالجلوس فوق بعضها البعض مع بنية بلورية موحدة تماماً.
يوضح الدكتور جاكوبسون أن ((الاضطراب هو في الواقع تأثير طفيلي في تكنولوجيا الكم... المادة الجديدة تسمح بتصنيع رقائق تجمع بين أفضل خصائص أشباه الموصلات والموصلات الفائقة)).

التبريد الفائق
كما هو الحال مع معظم الموصلات الفائقة، لا يعمل هذا الموصل الجديد المصنوع من الجرمانيوم في درجة حرارة الغرفة. فهو يحتاج إلى التبريد إلى درجة حرارة منخفضة جداً، وعلى الرغم من أن هذه الحاجة للتبريد تمنع استخدام المادة في الأجهزة الاستهلاكية اليومية، فإنها تصبح ميزة لا عائقاً في عالم الحوسبة الكمومية.
الخبير ديفيد كاردويل من جامعة كامبريدج يؤكد هذه النقطة: ((قد يكون هذا نقلة نوعية في مجال الكم. فهو يتيح مستوى جديداً كلياً من الأداء، نظراً لوجود بيئة شديدة البرودة على أي حال)). فبما أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية نفسها تتطلب التبريد الفائق لعمل البتات الكمومية، فإن الموصل الفائق المصنوع من الجرمانيوم يتناسب تماماً مع متطلبات بيئة التشغيل هذه.

MENAFN02112025000110011019ID1110282231