مادة كمومية في درجة حرارة الغرفة مصنوعة من ذرات الذهب

ابتكر العلماء أول مادة كمومية تعمل في درجة حرارة الغرفة، باستخدام ذرات الذهب لتشكيل بنية تقوم بترشيح الضوء بناءً على خصائصه الكمومية. المادة، التي تسمى بلورة ميتا بلازمونية إحصائية كمومية، طورها فريق في جامعة كامبريدج ونُشرت في مجلة نيتشر. يمكن أن يؤدي هذا الاختراق إلى تقنيات كمومية عملية لا تتطلب أنظمة تبريد باهظة الثمن.

تؤثر المادة على الضوء بطريقة مشابهة لكيفية تحكم أشباه الموصلات في الإلكترونات، حيث تقوم بفرز الفوتونات حسب إحصائياتها الكمومية. وهذا يعني أنها تستطيع التمييز بين أنواع مختلفة من الضوء الكمومي، مثل الفوتونات المفردة وأزواج الفوتونات. الإنجاز مهم لأن المواد الكمومية السابقة كانت تعمل فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية، مما حد من تطبيقاتها في العالم الحقيقي.

بنى الباحثون البلورة الميتا عن طريق ترتيب جسيمات الذهب النانوية في شبكة دقيقة. عندما يضرب الضوء الهيكل، يتفاعل مع البلازمونات - وهي تذبذبات جماعية للإلكترونات - لإنتاج تأثيرات كمومية في درجة حرارة الغرفة. أظهر الفريق أن المادة يمكنها ترشيح الضوء بناءً على ما إذا كان متجمعًا أو غير متجمع، وهي خاصية كمومية رئيسية.

يفتح هذا التطور الباب أمام الأجهزة الكمومية مثل أجهزة الاستشعار وأنظمة الاتصالات وأجهزة الكمبيوتر التي يمكن أن تعمل في البيئات اليومية. تتضمن الخطوات التالية تحسين المادة واستكشاف استخدامها في الدوائر الكمومية العملية. يعتقد الباحثون أن هذا النهج يمكن توسيعه ليشمل معادن وهياكل أخرى، مما قد يؤدي إلى فئة جديدة من المواد الكمومية في درجة حرارة الغرفة.