المادة الفائقة الكمومية

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تُطبّق المواد الفائقة الكمومية علم المواد الفائقة وقواعد ميكانيكا الكم للتحكم في الإشعاع الكهرومغناطيسي . وبالمعنى الواسع، تُعرَّف المادة الفائقة الكمومية بأنها مادة فائقة يجب فيها مراعاة خصائص كمومية معينة للوسط المحيط، وبالتالي يُوصف سلوكها بمعادلات ماكسويل ومعادلة شرودنغر . ويعكس سلوكها وجود كلٍّ من الموجات الكهرومغناطيسية وموجات المادة . ويمكن أن تكون مكوناتها على مقياس النانو أو الميكرو ، وذلك تبعًا لنطاق التردد (مثلًا، النطاق الضوئي أو نطاق الموجات الميكروية). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

في نهج أكثر دقة، ينبغي أن تُظهر المادة الفائقة الكمومية ديناميكيات كمومية متماسكة . هذا النظام هو في جوهره جسم كمومي قابل للتحكم وممتد مكانيًا، مما يتيح طرقًا إضافية للتحكم في انتشار الموجات الكهرومغناطيسية. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

يمكن تعريف المواد الفوقية الكمومية بشكل ضيق على أنها وسائط بصرية: [ 7 ]

  • تتكون من عناصر وحدة متماسكة كميًا ذات معايير هندسية؛
  • تُظهر هذه العناصر حالات كمومية قابلة للتحكم؛
  • الحفاظ على التماسك الكمومي لفترة أطول من زمن انتقال الإشارة الكهرومغناطيسية ذات الصلة. [ 7 ] [ 8 ]

بحث

يُتيح البحث الأساسي في المواد الفوقية الكمومية فرصًا لإجراء دراسات جديدة في الانتقال الطوري الكمومي ، ووجهات نظر جديدة حول الحوسبة الكمومية الأديباتية ، ومسارًا لتطبيقات أخرى في تكنولوجيا الكم . ويُعدّ هذا النظام في جوهره جسمًا كموميًا قابلًا للتحكم وممتدًا مكانيًا، مما يسمح بطرق إضافية للتحكم في انتشار الموجات الكهرومغناطيسية. [ 6 ] [ 7 ]

بمعنى آخر، تُدمج المواد الفائقة الكمومية حالات التماسك الكمومي للتحكم في الإشعاع الكهرومغناطيسي ومعالجته . وباستخدام هذه المواد، يتم دمج معالجة المعلومات الكمومية مع علم المواد الفائقة (المواد الكهرومغناطيسية الاصطناعية الدورية). ويمكن تصور الخلايا الأساسية على أنها تعمل كبتات كمومية تحافظ على التماسك الكمومي "لفترة كافية لانتقال النبضة الكهرومغناطيسية". وتتحقق الحالة الكمومية من خلال خلايا المادة الفردية. فمع تفاعل كل خلية مع النبضة الكهرومغناطيسية المنتشرة، يحتفظ النظام بأكمله بالتماسك الكمومي. [ 6 ] [ 7 ]

تُجرى دراسات على أنواع عديدة من المواد الفائقة. يمكن استخدام النقاط الكمومية كخلايا أساسية أو ذرات اصطناعية في الأسلاك النانوية، مرتبة على شكل هياكل نانوية دورية . تتميز هذه المادة بمعامل انكسار سالب ومغناطيسية فعالة، كما أنها سهلة التصنيع. يكون الطول الموجي المشع المطلوب أكبر بكثير من قطر المكونات. يستخدم نوع آخر خلايا ذرية باردة مرتبة دوريًا ، يتم الحصول عليها باستخدام غازات فائقة البرودة. يمكن إثبات وجود فجوة نطاق ضوئي باستخدام هذا الهيكل، إلى جانب إمكانية ضبطه والتحكم فيه كنظام كمومي. [ 3 ] تُجرى أبحاث مكثفة على نماذج أولية لمواد فائقة كمومية تعتمد على أجهزة فائقة التوصيل مع [ 9 ] [ 10 ] وبدون [ 11 ] وصلات جوزيفسون . وقد تم مؤخرًا تحقيق نموذج أولي لمادة فائقة كمومية فائقة التوصيل يعتمد على كيوبتات التدفق. [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بلومريدج، جوناثان؛ كلارك، إدموند؛ موراي، راي؛ فيليبس، كريس (2008). "تأثيرات الاقتران فائقة القوة مع المواد الفوقية الكمومية". اتصالات الحالة الصلبة . 146 ( 9-10 ): 406. arXiv : cond-mat/0701775 . Bibcode : 2008SSCom.146..406P . doi : 10.1016/j.ssc.2008.03.027 . S2CID 119063144 . 
  2. 1 2 راخمانوف، ألكسندر؛ زاغوسكين، ألكسندر؛ سافيليف، سيرجي؛ نوري، فرانكو (2008). "المواد الفوقية الكمومية: الموجات الكهرومغناطيسية في خط كيوبت جوزيفسون" . مجلة Physical Review B. 77 ( 14) 144507. arXiv : 0709.1314 . Bibcode : 2008PhRvB..77n4507R . doi : 10.1103/PhysRevB.77.144507 . S2CID 8593352 . 
  3. 1 2 3 فيلباك، ديدييه؛ أنتيزا، ماورو (2012). "المواد الفوقية الكمومية: عالم جديد شجاع". غرفة أخبار SPIE . doi : 10.1117/2.1201206.004296 . ملاحظة: يرتبط رقم DOI بمقال كامل النص.
  4. 1 2 كواتش، جيمس كيو؛ سو، تشون-هسو؛ مارتن، أندرو إم؛ غرينتري، أندرو دي؛ هولنبرغ، لويد سي إل (2011). " مواد ما وراء الكم قابلة لإعادة التشكيل" . أوبتكس إكسبرس . 19 (12): 11018-33 . arXiv : 1009.4867 . Bibcode : 2011OExpr..1911018Q . doi : 10.1364/OE.19.011018 . PMID 21716331. S2CID 21069483 .   ملاحظة: النص الكامل للمقال متاح - انقر على العنوان.
  5. 1 2 زاغوسكين، أ.م. (2011). الهندسة الكمومية: نظرية وتصميم الهياكل الكمومية المتماسكة . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج . ص 272-311 . ISBN  978-0-521-11369-4.
  6. فورستر ، ديريك مايكل؛ كوسمارتسيف، فيودور ف. (28 أبريل 2016). " المعارض الهامسة والتحكم في الذرات الاصطناعية" . التقارير العلمية . 6 25084. رمز Bibcode : 2016NatSR...625084F . doi : 10.1038 / srep25084 . ISSN 2045-2322 . PMC 4848508. PMID 27122353 .   
  7. 1 2 3 4 زاغوسكين، ألكسندر (5 ديسمبر 2011). "المواد الفوقية الكمومية: المفهوم والتطبيقات الممكنة" . باريس: مؤتمرات ميتا، ميتا 12. تاريخ الاسترجاع : 5 أغسطس 2012 .
  8. ↑ بايل، ديفيد (2012). "نضج المواد الفائقة". مجلة نيتشر فوتونيكس . 6 (7): 419. رمز Bibcode : 2012NaPho...6..419P . doi : 10.1038/nphoton.2012.155 . S2CID 123129422 . 
  9. ^ أستافييف، أو. زاجوسكين، صباحا؛ عبد الملكوف جونيور، AA؛ باشكين، يو.أ.؛ ياماموتو، T.؛ إينوماتا، ك.؛ ناكامورا، Y.؛ تساي، شبيبة (2010). “مضان الرنين لذرة اصطناعية واحدة”. علوم . 327 (5967): 840– 3. أرخايف : 1002.4944 . بيب كود : 2010Sci...327..840A . دوى : 10.1126/science.1181918 . بميد 20150495 . S2CID 206523434 .  
  10. ↑ هوتر، كارستن؛ ثولين، إريك أ.؛ ستانيجل، كاي؛ ليدمار، جاك؛ هافيلاند، ديفيد ب. (2011). "خطوط نقل وصلة جوزيفسون كبلورات اصطناعية قابلة للضبط". مجلة Physical Review B. 83 ( 1) 014511. arXiv : 0804.2099 . Bibcode : 2011PhRvB..83a4511H . doi : 10.1103/PhysRevB.83.014511 . S2CID 18117600 . 
  11. ↑ سافينوف، ف.؛ تسياتماس، أ.؛ باكنغهام، أ.ر.؛ فيدوتوف، ف.أ.؛ دي غروت، ب.أ.ج.؛ زيلوديف، ن.إ. (2012). "مادة فائقة التوصيل كمومية ذات استبعاد التدفق: نحو تبديل المستوى الكمومي" . التقارير العلمية . 2 450. Bibcode : 2012NatSR...2..450S . doi : 10.1038/srep00450 . PMC 3371586. PMID 22690319 .  
  12. ↑ التكنولوجيا الناشئة من موقع arXiv، 30 سبتمبر 2013 (2013-09-30). "الكشف عن أول مادة فائقة الكم في العالم | مراجعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا" . Technologyreview.com . تاريخ الاسترجاع: 2013-10-07 .{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( حلقة الوصل ) "التكنولوجيا والتقنيات: نيوكا: صور روسية تم إنشاؤها لأول مرة في عالم المواد الهائلة" . Lenta.ru . تم الاسترجاع 2013/10/07 .ماشا، باسكال؛ أولسنر، غريغور؛ راينر، يان-مايكل؛ مارثالر، مايكل؛ أندريه، ستيفان؛ شون، غيرد؛ هوبنر، أوفه؛ ماير، هانز-جورج؛ إيليتشيف، يفغيني؛ أوستينوف، أليكسي ف. (2014). "تطبيق مادة فائقة كمومية". Nature Communications . 5 : 5146. arXiv : 1309.5268 . Bibcode : 2014NatCo...5.5146M . doi : 10.1038/ncomms6146 . PMID : 25312205. S2CID : 7835759 .