الفيزيائيون يبتكرون ضوءا ثلاثي الأبعاد

يأمل المبتكرون أن يستخدم هذا الضوء في تخزين ومعالجة البيانات في الكمبيوترات الكمومية.

وتشير مجلة Nature Communications، إلى أن علماء الفيزياء تمكنوا من ابتكار ضوء ثلاثي الأبعاد نظيرا لما يسمى skyrmions، التي هي نوع من الدوامات المغناطيسية تظهر دوريا داخل بعض المواد. وسوف تساعد دراستها على ابتكار منظومات جديدة لتخزين البيانات.

ويقول البروفيسور مارك دينيس، من جامعة برمنغهام، “لقد حققنا تقدما كبيرا في دراسة skyrmions ثنائي الأبعاد ، ولكن إلى آلان لم نفهم بشكل واضح كيفية إعادة إنتاجها في شكل ثلاثي الأبعاد. وقد اكتشفنا أنه لهذا الغرض يمكننا استخدام ” دوامة ” من شعاع الضوء، الذي يمكننا التلاعب بخصائصئه”.

وskyrmions، هي جسيمات كمومية متشابهة في البنية والشكل لدوامة مغناطيسية مصغرة، شحنة مركزها سالبة وحوافها موجبة الشحنة. وهي هياكل مستقرة جدا، ما يسمح باستخدامها كخلايا ذاكرة متينة واقتصادية لأجهزة الكمبيوتر الدورانية والكمية.

وكما هو معلوم اكتشف العلماء في السنوات الأخيرة، طرقًا عديدة لإنشاء نظائر ثنائية الأبعاد لـ skyrmions داخل مواد مغناطيسية مختلفة. ما يسمح بإنشاء أنواع جديدة من معدات التخزين. ولكن عدم وجود فكرة واضحة لدى علماء الفيزياء، عن سلوك هذه الجسيمات في فضاء ثلاثي الأبعاد، يعيق التقدم في هذا المجال.

وآلان تمكن علماء بريطانيون بالتعاون مع زملائهم من ألمانيا واليابان من تحقيق تقدما كبيرا في حل هذه المشكلة، حيث ابتكروا لأول مرة نظيرا ضوئيا ثلاثي الأبعاد لجسيمات skyrmions، باستخدام حزمتين من أشعة الليزر ومجموعة أجهزة بصرية تسمح بـ “التواء” الضوء بطريقة خاصة.

وباستخدام هذه الطريقة تمكن الباحثون من تغيير استقطاب حزم الليزر وخصائص طورها ، حيث أسفر توحيدها عن تكوين هيكل على شكل قمع، ما أدى إلى تكرار الخصائص المغناطيسية فيه. وقد سمحت هذه الطريقة للباحثين بتحديد الشكل الدقيق لشبه الجسيم ثلاثي الأبعاد ودراسة هيكله وخصائصه بالتفصيل.

ويأمل الباحثون أن تساعد هذه النتائج على التحكم بدقة أعلى في الخصائص المغناطيسية لـ skyrmions، ما يجعل من الممكن تكييف نظائرها البصرية لتخزين البيانات ومعالجة المعلومات في أجهزة الكمبيوتر الكمومية وأنواع الكمبيوترات الجديدة في المستقبل القريب.

المصدر: تاس