حقق علماء من أكاديمية بكين لعلوم المعلومات الكمومية اختراقاً كبيراً في مجال تخزين الضوء، مسجلين رقماً قياسياً عالمياً جديداً من خلال تخزين معلومات الضوء لمدة 4035 ثانية.
وقال ليو يوي لونغ، الباحث المشارك والمؤلف الأول للدراسة: «كان تخزين الضوء دائماً تحدياً في العالم، خاصة وأن الفوتونات (جسيمات الضوء) تتحرك بسرعات عالية جداً، ما يجعل من المستحيل تقريباً التقاطها وتخزينها مباشرة».
ولجأ العلماء إلى الإشارات الصوتية كطريقة أساسية، والتي تكون أبطأ وأسهل في التخزين. وكان المفتاح هو إيجاد وسيط قادر على تحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات صوتية، وبالتالي احتجاز الضوء بشكل فعال.
وقال لي تيه فو، الباحث المشارك بالدراسة: «اعتبرنا الفوتونات كرات صغيرة تتحرك بسرعات عالية وعندما تصطدم بغشاء رقيق، يتم تحويل سعة الضوء وتردده والمعلومات الأخرى إلى إشارات صوتية، ومن خلال تخزين هذه الإشارات الصوتية في الغشاء، نحقق تخزين الضوء».
وكانت المحاولات السابقة لتخزين الضوء تنطوي على مواد مثل أغشية الألمنيوم المعدني ونيتريد السيليكون.
ومع ذلك، بسبب الخسائر المادية الداخلية، لا يمكن لهذه الأغشية الحفاظ على الاهتزازات إلا لفترة قصيرة جداً، ما يحد من تخزين المعلومات إلى أقل من ثانية واحدة. ودفعت هذه العقبة فريق الأكاديمية لاستكشاف مواد جديدة ذات خصائص متفوقة.
وبعد إجراء اختبارات مكثفة لهذه المواد وجه الباحثون اهتمامهم إلى غشاء كربيد السيليكون أحادي البلورة. وتوفر هذه المادة، ببنيتها الداخلية المنتظمة للغاية، استقراراً استثنائياً للتردد وأقل الخسائر الداخلية.
وسمحت هذه الخصائص للفريق بتحقيق مدة تخزين قياسية تبلغ 4035 ثانية، متجاوزة بذلك المحاولات السابقة.
وتتمثل إحدى المزايا البارزة لغشاء كربيد السيليكون أحادي البلورة في قدرته على الحفاظ على أداء ممتاز حتى في درجات حرارة منخفضة للغاية، وهو ما يعد تقنية واعدة للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، والتي تعمل غالباً في ظل ظروف عالية التبريد، مثل تلك القائمة على أنظمة فائقة التوصيل وأنظمة «طوبولوجية» ونقاط كمومية لأشباه الموصلات.
وستوفر هذه النتائج منصة مادية عالية الأداء للحوسبة الكمومية وتضع أساساً متيناً لتطوير شبكات المعلومات الكمومية.