راز هندسه‌ای که جریان برق را متحول می‌کند؛ وقتی الکترون‌ها مسیر خود را در دنیای نامرئی خم می‌کنند

چگونه می‌توان داده‌ها را با سرعتی باورنکردنی پردازش کرد و برق را بدون هیچ اتلافی منتقل نمود؟ پاسخ ممکن است در دنیای عجیب و شگفت‌انگیز مواد کوانتومی نهفته باشد؛ جایی که قوانین کلاسیک دیگر کاربرد ندارند و اتم‌ها و الکترون‌ها فرمانروایان اصلی هستند.

یک تیم علمی از دانشگاه ژنو، با همکاری محققانی از ایتالیا، گامی بزرگ به‌سوی درک این دنیای نامرئی برداشته‌اند: آنها هندسه‌ای پنهان را کشف کرده‌اند که مسیر الکترون‌ها را خم می‌کند، درست همانند خمیدگی مسیر نور توسط گرانش.

آینده فناوری وابسته به کوانتوم

جهان آینده فناوری، وابسته به مواد با ویژگی های بی سابقه و عجیب کوانتومی است. مطالعه ماده در مقیاس میکروسکوپی جایی که اتم‌ها، الکترون‌ها و فوتون‌ها رفتار کل سیستم را شکل می‌دهند می‌تواند دریچه‌ای نو به‌سوی فناوری‌های پیشرفته باز کند. حالا، کشف یک هندسه کوانتومی پنهان، مسیر الکترون‌ها را تغییر می‌دهد و وعده می‌دهد که پردازش داده‌ها سریع‌تر، انتقال انرژی مؤثرتر و تعامل نور و ماده در فناوری‌های آینده متحول شود.

خمیدگی پنهان: هندسه‌ای نامرئی در دل ماده

تیمی از دانشگاه ژنو، همراه با دانشگاه سالرنو و موسسه CNR-SPIN ایتالیا، هندسه‌ای پنهان در مواد کوانتومی کشف کرده‌اند که مسیر حرکت الکترون‌ها را تغییر می‌دهد. این پدیده تاکنون تنها در مدل‌های نظری پیش‌بینی شده بود و حالا برای نخستین بار در آزمایش‌ها مشاهده شده است.

متریک کوانتومی؛ جایی که الکترون‌ها مسیر خود را می‌یابند

این هندسه، موسوم به «متریک کوانتومی»، خمیدگی فضای کوانتومی را نشان می‌دهد که الکترون‌ها در آن حرکت می‌کنند. این ویژگی، کلید بسیاری از پدیده‌های میکروسکوپی است.

آندره کاویگلیا، استاد دانشگاه ژنو، می‌گوید: مفهوم متریک کوانتومی بیش از ۲۰ سال پیش مطرح شد، اما برای مدت‌ها صرفاً یک مدل نظری بود. اکنون اثرات واقعی آن بر ویژگی‌های ماده قابل‌مشاهده شده است.

کشف در مرز دو اکسید

این تیم پژوهشی، متریک کوانتومی را در مرز دو اکسید تیتانات استرانسیوم و آلومینات لانتانوم شاهده کرده‌اند. این محل به دلیل خواص کوانتومی ویژه‌اش، زمینه‌ای ایده‌آل برای مشاهده خمیدگی مسیر الکترون‌ها فراهم می‌کند.

جیاکومو سالا، نویسنده ارشد مقاله، توضیح می‌دهد: با اعمال میدان مغناطیسی قوی و مشاهده مسیر الکترون‌ها، می‌توانیم وجود متریک کوانتومی را آشکار کنیم.

کاربردهای نوظهور و آینده فناوری

شناخت این پدیده امکان تحلیل دقیق‌تر خواص نوری، الکترونیکی و انتقالی مواد را فراهم می‌کند. بر خلاف تصورات قبلی، متریک کوانتومی ویژگی ذاتی بسیاری از مواد است.

این کشف، راه را برای کاربردهای متعدد باز می‌کند: الکترونیک با فرکانس‌های تراهرتز، ابررسانایی پیشرفته و تعامل دقیق نور و ماده در فناوری‌های آینده.

کشف خمیدگی کوانتومی

کشف خمیدگی کوانتومی مسیر الکترون‌ها، دریچه‌ای تازه به دنیای الکترونیک پیشرفته و فناوری‌های نوین گشوده است. این پژوهش، نه‌تنها نظریه‌ها را به واقعیت پیوند می‌دهد، بلکه مسیر توسعه پردازش سریع داده‌ها، انتقال انرژی بدون اتلاف و فناوری‌های هوشمند را هموار می‌کند. آینده‌ای که در آن برق بدون اتلاف جریان یابد و دستگاه‌ها با سرعتی باورنکردنی عمل کنند، دیگر رویایی دست‌نیافتنی نیست.

منبع: همشهری