المواد الخارقة الجديدة: الضوء تحت السيطرة
الكثير من التقارير حول "المواد الخارقة" (بين علامتي اقتباس ، لأن التعريف بدأ في التعتيم) تجعلنا نفكر فيها على أنها دواء لجميع المشاكل والآلام والقيود التي يواجهها عالم التكنولوجيا الحديث. المفاهيم الأكثر إثارة للاهتمام مؤخرًا تتعلق بأجهزة الكمبيوتر الضوئية والواقع الافتراضي.
فى علاقة أجهزة الكمبيوتر الافتراضية للمستقبلكمثال ، يمكن للمرء أن يستشهد بأبحاث متخصصين من جامعة TAU الإسرائيلية في تل أبيب. إنهم يصممون مواد نانوية متعددة الطبقات يجب استخدامها لإنشاء أجهزة كمبيوتر ضوئية. في المقابل ، قام باحثون من معهد Swiss Paul Scherrer ببناء مادة ثلاثية الطور من مليار مغناطيس صغير قادر على محاكاة ثلاث حالات مجمعةقياسا على الماء.
فيما يمكن إستخدامها؟ الإسرائيليون يريدون البناء. يتحدث السويسريون عن نقل البيانات وتسجيلها ، وكذلك عن الإلكترونيات السينية بشكل عام.
مادة خارقة ثلاثية الطور مصنوعة من مغناطيسات صغيرة تحاكي حالات الماء الثلاث.
الفوتونات عند الطلب
قد يؤدي البحث الذي أجراه العلماء في مختبر لورانس بيركلي الوطني في وزارة الطاقة إلى تطوير أجهزة كمبيوتر ضوئية تعتمد على المواد الخارقة. يقترحون إنشاء نوع من إطار عمل الليزر يمكنه التقاط حزم معينة من الذرات في مكان معين ، مما يخلق تصميمًا صارمًا وخاضعًا للتحكم هيكل قائم على الضوء. يشبه البلورات الطبيعية. مع اختلاف واحد - إنه مثالي تقريبًا ، ولا توجد عيوب في المواد الطبيعية.
يعتقد العلماء أنهم لن يكونوا قادرين فقط على التحكم بإحكام في موقع مجموعات الذرات في "بلورتهم الضوئية" ، ولكنهم أيضًا سيؤثرون بنشاط على سلوك الذرات الفردية باستخدام ليزر آخر (نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب). ستجعلهم ، على سبيل المثال ، يصدرون عند الطلب طاقة معينة - حتى فوتون واحد ، عند إزالته من مكان في البلورة ، يمكن أن يعمل على ذرة محاصرة في مكان آخر. سيكون نوعًا من التبادل البسيط للمعلومات.
تعد القدرة على تحرير الفوتون بسرعة بطريقة مضبوطة ونقله مع خسارة قليلة من ذرة إلى أخرى خطوة مهمة في معالجة المعلومات للحوسبة الكمومية. يمكن للمرء أن يتخيل استخدام مصفوفات كاملة من الفوتونات الخاضعة للرقابة لإجراء حسابات معقدة للغاية - أسرع بكثير من استخدام أجهزة الكمبيوتر الحديثة. يمكن للذرات المضمنة في بلورة اصطناعية أن تقفز أيضًا من مكان إلى آخر. في هذه الحالة ، سيصبحون هم أنفسهم ناقلات معلومات في الكمبيوتر الكمومي أو يمكنهم إنشاء مستشعر كمي.
لقد وجد العلماء أن ذرات الروبيديوم مثالية لأغراضهم. ومع ذلك ، يمكن أيضًا التقاط ذرات الباريوم أو الكالسيوم أو السيزيوم بواسطة بلورة ليزر اصطناعية لأنها تتمتع بمستويات طاقة مماثلة. لتحويل المادة الخارقة المقترحة إلى تجربة حقيقية ، سيتعين على فريق البحث التقاط بعض الذرات في شبكة بلورية صناعية والاحتفاظ بها هناك حتى عندما تكون متحمسًا لحالات طاقة أعلى.
واقع افتراضي بدون عيوب بصرية
يمكن أن تجد المواد الفوقية تطبيقات مفيدة في مجال تطوير آخر للتكنولوجيا -. الواقع الافتراضي له العديد من القيود المختلفة. تلعب عيوب البصريات المعروفة لدينا دورًا مهمًا. من المستحيل عمليا بناء نظام بصري مثالي ، لأن هناك دائما ما يسمى الانحرافات ، أي تشويه الموجة الناجم عن عوامل مختلفة. نحن ندرك الانحرافات الكروية واللونية والاستجماتيزم والغيبوبة والعديد والعديد من الآثار الضارة الأخرى للبصريات. يجب أن يكون أي شخص استخدم أجهزة الواقع الافتراضي قد تعامل مع هذه الظواهر. من المستحيل تصميم بصريات VR خفيفة الوزن وتنتج صورًا عالية الجودة ولا تحتوي على قوس قزح مرئي (انحرافات لونية) وتوفر مجال رؤية كبير وتكون رخيصة. هذا مجرد غير واقعي.
هذا هو السبب في أن مصنعي أجهزة الواقع الافتراضي Oculus و HTC يستخدمون ما يسمى بعدسات Fresnel. يتيح لك ذلك الحصول على وزن أقل بشكل ملحوظ ، والقضاء على الانحرافات اللونية والحصول على سعر منخفض نسبيًا (المواد المستخدمة في إنتاج هذه العدسات رخيصة). لسوء الحظ ، تسبب الحلقات الانكسارية ث عدسات فرينل انخفاض كبير في التباين وخلق توهج بطرد مركزي ، وهو ما يُلاحظ بشكل خاص حيث يكون للمشهد تباينًا عاليًا (خلفية سوداء).
ومع ذلك ، تمكن علماء من جامعة هارفارد ، بقيادة فيديريكو كاباسو ، من التطور مؤخرًا عدسة رقيقة ومسطحة باستخدام المواد الخارقة. طبقة البنية النانوية على الزجاج أرق من شعرة الإنسان (0,002 مم). لا يقتصر الأمر على أنه لا يحتوي على عيوب نموذجية ، ولكنه يوفر أيضًا جودة صورة أفضل بكثير من الأنظمة البصرية باهظة الثمن.
عدسة كاباسو ، على عكس العدسات المحدبة النموذجية التي تنحني وتشتت الضوء ، تغير خصائص موجة الضوء بسبب الهياكل المجهرية البارزة من السطح ، المترسبة على زجاج الكوارتز. كل حافة من هذا القبيل تنكسر الضوء بشكل مختلف ، وتغير اتجاهها. لذلك ، من المهم توزيع مثل هذه البنية النانوية (النمط) بشكل صحيح والتي تم تصميمها وإنتاجها باستخدام طرق مشابهة لمعالجات الكمبيوتر. هذا يعني أنه يمكن إنتاج هذا النوع من العدسات في نفس المصانع كما كان من قبل ، باستخدام عمليات التصنيع المعروفة. يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم في الاخرق.
ومن الجدير بالذكر حل مبتكر آخر "البصريات الفوقية". العدسات الفوقيةأخذت في الجامعة الأمريكية في بوفالو. كانت الإصدارات الأولى من العدسات الفائقة مصنوعة من الفضة ومادة عازلة للكهرباء ، لكنها عملت فقط في نطاق ضيق جدًا من الأطوال الموجية. استخدم علماء الجاموس ترتيبًا متحد المركز من قضبان الذهب في علبة لدن بالحرارة. إنه يعمل في نطاق الطول الموجي للضوء المرئي. يوضح الباحثون الزيادة في الدقة الناتجة عن الحل الجديد باستخدام المنظار الطبي كمثال. يتعرف عادةً على كائنات يصل حجمها إلى 10 نانومتر ، وبعد تثبيت العدسات الفائقة ، "تنخفض" حتى 250 نانومتر. يتغلب التصميم على مشكلة الانعراج ، وهي ظاهرة تقلل بشكل كبير من دقة الأنظمة الضوئية - بدلاً من تشوهات الموجة ، يتم تحويلها إلى موجات يمكن تسجيلها في الأجهزة البصرية اللاحقة.
وفقًا للنشر في Nature Communications ، يمكن استخدام هذه الطريقة في العديد من المجالات ، من الطب إلى ملاحظات الجزيء الفردي. من المناسب انتظار الأجهزة الخرسانية القائمة على المواد الخارقة. ربما سيسمحون للواقع الافتراضي بتحقيق نجاح حقيقي في النهاية. أما بالنسبة إلى "أجهزة الكمبيوتر الضوئية" ، فهي لا تزال بعيدة ومبهمة. ومع ذلك ، لا يمكن استبعاد أي شيء ...
