جمهرة

إذا ما تسألت يوماً عن ما هي أغلى مادة في العالم 🤔 فهي ليست الألماس أو نوع من المجوهرات بل هي ال endohedral fullerenes. وهي عبارة عن قفص كروي نانوي يتكون من 60 ذرة كربون مجوف من الداخل، ويحبس بداخلها ذرات من اللافلزات أو الجزيئات البسيطة، مثل النيتروجين، الفوسفور أو الهيليوم. يقدر سعر الجرام الواحد ب 145 مليون دولار، ولها عدد من التطبيقات الواعدة في تكنولوجيا ال GPS والساعات الذرية 😁

تعد اللبتونات جسيمات أولية ومكون أساسي للمادة، ولها نوعان أساسيان هما اللبتونات المشحونة مثل الإلكترون والتاوون والميوون وكلها ذات شحنة سالبة، ما يعني أنه بإمكانها التفاعل مع الجسيمات الأخرى المضادة لها في الشحنة. أما النوع الثاني من اللبتونات فهو اللبتونات عديمة الشحنة مثل النيوترينو. يتكون كل لبتون من الجسيمات الثلاث ذات الشحنة السالبة الإلكترون والميوون والتاو، ويعد الميوون هو الأكبر كتلة، ولكل جسيم من تلك الجسيمات الثلاث ينتمي له نيوترينو واحد متعادل الشحنة، ما يعني أن هناك 3 أنواع من النيوترينو هي نيوترينو- الإلكترون، نيوترينو - الميون، ونيوترينو -التاو.

النيوترينو هو جسيم أولي كتلته أصغر من كتلة الإلكترون بكثير، وليس له شحنة كهربية. اكتُشف النيوترينو نتيجة ظاهرة تحلل بعض النظائر المشعة لأنه عند تحلل العنصر المشع إلى عنصر آخر، يفقد جزءاً من طاقته، وهذا الجزء المفقود هو الفرق بين طاقتي العنصر المشع والعنصر الجديد الذي صار عليه. يقول قانون الطاقة: "الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم"، وبناء على ذلك يجب أن ينطلق إلكترون من نواة ذرة هذا العنصر ويكون هو من ييحمل الفرق في الطاقة، وبقياس الطاقة تبين أن الإلكترون يحمل كماً أقل من الكم الحقيقي للطاقة، ولذلك في عام 1930 افترض العالم فولفغانغ وجود جسيم صغير يحمل الطاقة المفقودة وسماه نيوترينو

عندما توضع طبقة من الجرافين فوق طبقة أخرى ولكن بزاوية مختلفة تعرف بـ"الزاوية السحرية" فإن المادة الناتجة تكون إما فعالة جداً في توصيل الكهرباء أو في عزلها. توصل الباحثون من معهد MIT إلى شكل هيكل الجرافين الملفوف و قياس الزوايا لاختبار التجارب من خلال تقنية nano-SQUID التي تستشعر المجالات المغناطيسية على مستوى النانو وتمكنوا من بناء أجهزة إلكترونية لإنتاج هذا الجرافين من اثنين أو أربعة طبقات، ولاحظوا أنه كلما زادت الزاوية قلت فعالية المادة في العزل أو التوصيل. فهم هذه العملية يساهم في إنتاج موصلات فائقة عند درجات الحرارة العالية وأجهزة معالجة البيانات الكمومية وتقنيات الطاقات المنخفضة

بعكس الحاسب التقليدي الذي يتعامل مع البت "0 أو 1" فقط عند معالجة المدخلات، فالحاسب الكمي يتعامل مع الكيوبت والذي يكون 0 أو 1 أو الاثنان معاً في نفس الوقت، ما يجعله أسرع بكثير ويعالج أكثر من معلومة في الوقت نفسه ولا يخرج كل معلومة عالجها على حدة بل يخرج علاقات بين المدخلات، فتكون عملية المعالجة اللاحقة سريعة. هذه التكنولوجيا ستؤثر على مستقبل الحوسبة والاتصالات والاستشعار عن بعد. للحفاظ على الحالات الكمية للإلكترونات مستقرة لا تتذبذب، يجب خفض درجة حرارة مكونات الحاسب إلى قرب الصفر المطلق لتقليل تفاعل الإلكترونات معها والذي يغير حالتها الكمية ما يجعل صناعة هذه الحواسيب صعبه وغير عملية

في 2020 تمكن علماء من الجيش الأمريكي ومعهد MIT من التغلب على مشكلة تفاعل الإلكترونات مع مكونات الدوائر في الحواسيب الكمية مما يتطلب تبريدها لدرجات حرارة منخفضة جداً فترتفع تكلفتها، حيث استخدموا دوائر ضوئية تعالج الفوتونات بالتشابك الكمي في درجة حرارة الغرفة بدل الإلكترونات، وتستخدم بلورات لتخزين الفوتونات مؤقتاً باعتبارها وحدة الكيوبت فتكون 0 إذا لا تخزن فوتون و1 إذا تحوي فوتون أو تكون حالة متوسطة بينهما اعتماداً على التشابك الكمي، وبهذه التقنية يمكن للفوتونات أن تعالج في الدوائر الضوئية معاً