اكتشف الباحثون أن الموصلات الفائقة ذات الاضطرابات العالية، مثل أفلام أكسيد الإنديوم، تخضع لانتقالات مفاجئة من الطور الكمي من الموصلية الفائقة إلى العزل. هذا الاكتشاف يتحدى النظريات التقليدية التي تفترض أن هذه الانتقالات تحدث تدريجيًا، وله تأثيرات كبيرة على تصميم دوائر الحوسبة الكمية والمكونات مثل الموصلات الفائقة المستقرة، حسبما ذكر موقع thequantuminsider المتخصص بالشئون العلمية.

تحدٍ للنظريات التقليدية

أظهرت دراسة حديثة نُشرت في مجلة Nature أن الانتقال من الحالة الموصلية إلى الحالة العازلة في أفلام أكسيد الإنديوم يتم بشكل مفاجئ، فيما يُعرف بالانتقال من الدرجة الأولى. يتناقض هذا الاكتشاف مع الانتقالات المستمرة (الدرجة الثانية) التي كانت تُعتبر القاعدة في الموصلات الفائقة.

قياسات حاسمة تكشف سلوكًا جديدًا

أوضحت القياسات أن صلابة الموائع الفائقة (Superfluid Stiffness)، وهي خاصية تعكس قدرة المادة على مقاومة التشوهات في الطور، تنخفض بشكل حاد عند مستوى حرج من الاضطراب. المثير للاهتمام أن درجة الحرارة الحرجة (Critical Temperature) لهذه الأفلام لم تعد تعتمد على قوة ارتباط الإلكترونات، بل على صلابة الموائع الفائقة، مما يعكس سلوكًا مشابهًا لنظام الفجوة الكاذبة (Pseudogap Regime).

تأثير مباشر على الحوسبة الكمية

تحمل هذه الدراسة أهمية خاصة لتصميم أجهزة الحوسبة الكمية، حيث تُعد الموصلات الفائقة عنصرًا أساسيًا في بناء الكيوبتات والمكونات الأخرى مثل الموصلات الفائقة ذات الحث العالي (Superinductors). يمكن للمواد التي تحتفظ بتكوين أزواج الإلكترونات (Cooper Pairs) مع صلابة موائع فائقة منخفضة أن تسهم في تحسين استقرار الأنظمة الكمية وزيادة زمن التماسك، وهو عنصر حاسم للتطبيقات العملية.

تصنيع وتحليل متقدم

قام الباحثون بضبط مستوى الاضطراب في أفلام أكسيد الإنديوم من خلال التحكم في ظروف التصنيع. واستخدموا تقنيات متقدمة لقياس طيف البلازمونات في الرنانات المصنوعة من هذه الأفلام، مما سمح لهم بتحليل صلابة الموائع الفائقة بدقة.

تحديات وأسئلة مفتوحة

رغم قوة الأدلة، تفتح الدراسة بابًا لمزيد من التساؤلات حول الآليات الدقيقة التي تؤدي إلى هذه الانتقالات المفاجئة. لا يزال فهم دور التفاعلات الطاردة بين أزواج كوبر وظهور حالة زجاجية لأزواج كوبر (Cooper-Pair Glass) بحاجة إلى دراسات إضافية.

آفاق المستقبل

تشير النتائج إلى ضرورة إعادة النظر في نماذج الانتقالات الطورية الكمية، خاصة في الأنظمة ذات الاضطرابات العالية. كما تفتح آفاقًا لتطوير مكونات جديدة للدوائر الكمية، مثل الموصلات الفائقة ذات الحث العالي التي تعتمد على فهم أعمق للعلاقة بين خصائص المواد والاضطراب.

المؤسسات البحثية والباحثون المشاركون

أجريت الدراسة بمشاركة باحثين من جامعة غرونوبل ألب وجوجل ومعاهد بحثية مرموقة أخرى، مما يعكس الجهد التعاوني العالمي وراء هذا الاكتشاف.