بقيادة عالم مصري.. مساعٍ لتطوير كمبيوتر أسرع بمليون مرة!

في إطار تعاون دولي بين جامعة أريزونا، ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في الولايات المتحدة، وجامعة لودفيغ ماكسيميليان في ألمانيا، يعمل باحثون على ابتكار وسيلة يمكن من خلالها استخدام نبضات من الضوء لا تتجاوز مدتها أقل من تريليون من الثانية لتشغيل أجهزة الكمبيوتر. 

وتمكن فريق بحث دولي من التلاعب بالإلكترونات المكونة للذرة لتتجاوز بشكل فوري الحواجز المادية الطبيعية، وفقاً لموقع "فيز Phys" العلمي، وهو ما يعتبر إنجازاً يعيد تعريف الحدود التقليدية لقدرات وحدات المعالجة لأجهزة الكمبيوتر. 

ويسعى فريق البحث للاستفادة مما يُعرف علمياً باسم ظاهرة "النفق الكمي أو الكمومي Tunneling"، والتي تعني قدرة الجسيمات على النفاذ وكأنها تحفر نفقاً في جدار لتخرج منه، وهو ما يحدث في بعض الظواهر الطبيعية مثل النشاط الإشعاعي.

وتركز الدراسة، المنشورة في مجلة "ناتشر Nature" العلمية، على قدرة هذه التقنية الحديثة على الوصول لسرعات معالجة أعلى من رقائق الكمبيوتر الحديثة.

ويؤكد الأستاذ المساعد في الفيزياء والعلوم البصرية بجامعة أريزونا الأمريكية، محمد حسن، والذي قاد سابقاً جهوداً لتطوير أسرع مجهر إلكتروني في العالم، أن إرسال البيانات بهذه السرعات سيحدث ثورة في عالم الحوسبة كما نعرفه.

ويقول حسن: "لقد شهدنا قفزة هائلة في تطوير تقنيات مثل برمجيات الذكاء الاصطناعي، لكن سرعة تطوير الأجهزة لا تسير بالسرعة نفسها. ولكن بالاعتماد على اكتشاف الحواسيب الكمومية (الكمية)، يمكننا تطوير أجهزة تواكب الثورة الحالية في برمجيات تكنولوجيا المعلومات.ستساهم الحواسيب فائقة السرعة بشكل كبير في الاكتشافات في أبحاث الفضاء والكيمياء والرعاية الصحية وغيرها".

وكان الفريق البحثي يدرس في الأصل التوصيل الكهربائي لعينات معدلة من "الغرافين Graphene"، وهي مادة تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون. وعندما يسلط الباحثون أشعة الليزر على الغرافين، تثير طاقة الليزر الإلكترونات المكونة للمادة وتتشكل على هيئة تيار. في بعض الأحيان. وتمكن الباحثون من تعديل عينات من مادة الغرافين بحيث يمكن للإلكترونات المكونة لها الانزلاق عبر نفق شبه فوري.

ويقول حسن: "عند دخول المختبر، تتوقع دائماً ما سيحدث لكن جمال العلم الحقيقي يكمن في التفاصيل الصغيرة التي تحدث والتي تدفعك إلى مزيد من البحث. بمجرد أن أدركنا أننا حققنا تأثير النفق هذا، كان علينا اكتشاف المزيد".

وبالفعل، نجح الفريق لاحقًا في تطوير أسرع "مفتاح ضوئي phototransistor" للتحكم في الضوء في العالم. ويوضح حسن: "هذا الإنجاز يمثل قفزة كبيرة إلى الأمام في تطوير تقنيات الكمبيوتر فائقة السرعة".