باحثون روس ينجحون لأول مرة في رصد السلوك الجماعي للإلكترونات باستخدام الضوء

الأربعاء، 22 يوليو 2026 05:47 م

باحثون روس ينجحون لأول مرة في رصد السلوك

حقق باحثون من المركز الكمّي، وجامعة ITMO الوطنية للأبحاث، ومعهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا (MIPT)، في إطار خارطة طريق الحوسبة الكمّية التي تقودها مؤسسة روساتوم الحكومية، إنجازًا علميًا غير مسبوق تمثل في إثبات إمكانية رصد السلوك الجماعي للإلكترونات داخل مادة فائقة الرقة باستخدام الضوء، في خطوة قد تُحدث تحولًا في دراسة المواد الكمّية وتطوير تقنيات المستقبل.

ونُشرت نتائج الدراسة في مجلة Physical Review B، حيث تمكّن الفريق البحثي لأول مرة من مراقبة الحالة الجماعية للإلكترونات داخل طبقة أحادية من مادة ثاني سيلينيد التنجستن، وهي مادة شبه موصلة ثنائية الأبعاد لا يتجاوز سمكها جزءًا ضئيلًا للغاية من سمك شعرة الإنسان.

ويمثل هذا الإنجاز تقدمًا مهمًا في مجال فيزياء المادة المكثفة والتقنيات الكمّية، إذ يفتح آفاقًا جديدة لفهم الظواهر الجماعية التي تمنح المواد خصائص استثنائية، مثل الموصلية الفائقة، والخصائص المغناطيسية غير التقليدية، والحالات الإلكترونية الجديدة، بما يدعم تطوير مواد متقدمة وإلكترونيات كمّية أكثر كفاءة.

وأوضح ألكسندر تشيرنوف، رئيس المجموعة البحثية في المركز الكمّي ومعهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا، أن الباحثين نجحوا للمرة الأولى في رصد الحالة المعقدة للإلكترونات داخل طبقة أحادية من ثاني سيلينيد التنجستن باستخدام الضوء بصورة مباشرة، بعدما انتظمت الإلكترونات داخل المادة في بنية منتظمة أثرت في استجابتها البصرية، ما يوفر أداة جديدة لدراسة الحالات الكمّية التي تتصرف فيها أعداد كبيرة من الجسيمات كنظام واحد مترابط.

وبيّنت الدراسة أنه عند تبريد المادة إلى درجات حرارة منخفضة للغاية وتقليل كثافة الإلكترونات، تنتظم هذه الإلكترونات في شبكة بلورية تُعرف باسم "بلورة فيغنر"، بدلًا من حركتها العشوائية المعتادة، وهو ما تمكن العلماء من رصده داخل المادة ثنائية الأبعاد.

ويتميز هذا الإنجاز بأن رصد البلورة الإلكترونية تم بصريًا عبر تحليل استجابة المادة للضوء، دون الحاجة إلى القياسات الكهربائية التقليدية أو استخدام مجالات مغناطيسية قوية، وهو ما يجعل التقنية الجديدة أقل تعقيدًا وأكثر كفاءة في دراسة الأنظمة الإلكترونية ذات التفاعلات القوية.

وخلال التجارب، نجح الباحثون في تكوين البلورة الإلكترونية بعد تبريد العينة إلى أقل من 26 كلفن (نحو -247 درجة مئوية)، مع التحكم الدقيق في كثافة الإلكترونات، فيما طوّر باحثو جامعة ITMO نموذجًا نظريًا وبروتوكولًا تجريبيًا مكّن من تحديد البنية البلورية اعتمادًا على أطياف انعكاس الضوء.

ويرى الباحثون أن هذا النهج قد يسهم مستقبلًا في تطوير المحاكيات الكمّية للحالة الصلبة، وهي منصات متقدمة تُستخدم لمحاكاة سلوك المواد المعقدة، والتي يصعب على الحواسيب العملاقة التقليدية التعامل معها بسبب الحاجة إلى نمذجة التفاعلات الجماعية لعدد هائل من الجسيمات.

ويأتي هذا الإنجاز ضمن جهود مؤسسة روساتوم، التي تقود منذ عام 2020 خارطة الطريق الروسية لتطوير الحوسبة الكمّية، بمشاركة 19 جامعة ومعهدًا وأكثر من 750 باحثًا ومهندسًا، حيث نجحت حتى الآن في تطوير نماذج أولية لأربعة أنواع من الحواسيب الكمّية، ما يعزز مكانة روسيا بين الدول الرائدة عالميًا في هذا المجال.

Short Url