نجح علماء فيزياء روس وأوروبيون في ابتكار نهج جديد، يعتمد على استخدام “الضوء السائل”، وهو عبارة عن جزيئات متشابكة من الضوء والمادة.

وذلك لتنفيذ جميع أنواع العمليات المنطقية المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر. أفادت بذلك الجمعة 26 يوليو الخدمة الصحفية لمركز Skoltech  الروسي، وقالت إن الأجهزة التي ابتكرها العلماء تنفذ هذه العمليات أسرع بمئات المرات من نظيراتها الإلكترونية.

وقال دينيس سانيكوف، الباحث في جامعة “سكولتيك”:”على عكس الإلكترونات، لا تتفاعل الفوتونات مع بعضها البعض، وبالتالي فإن اختراع محول منطقي بصري كامل ظل لفترة طويلة تحديا فيزيائيا وتكنولوجيا. لقد قمنا بحل هذه المشكلة باستخدام الخصائص الفريدة لـ”الضوء السائل”، الذي يجمع بين خصائص كل من الفوتونات والإلكترونات”.

تطوير وحدات حاسوبية تعتمد على “الضوء السائل” بروسيا

وكان العلماء بقيادة البروفيسور بافلوس لاجوداكيس الأستاذ في جامعة “سكولتيك” يعملون لسنوات عديدة على تطوير أنظمة مختلفة تجعل من الممكن التحكم في سلوك ما يسمى بـ”الضوء السائل”. وهو عبارة عن مجموعة مما يسمى بـ أشباه الجسيمات “إكسيتون بولاريتون “، وهي مزيج من إلكترون و”ثقب”، وشحنة موجبة، بالإضافة إلى إلكترون وجسيم ضوئي.

واعتقد الفيزيائيون في الماضي أن مثل هذه الهياكل لا يمكن أن توجد إلا عند درجات حرارة قريبة من الصفر، لكن العلماء الروس تمكنوا منذ عدة سنوات من الإثبات أنها يمكن أن تنشأ أيضا في درجة حرارة الغرفة. وقام سانيكوف وزملاؤه بإنشاء أول ترانزستورات بولاريتون قادرة على العمل في ظروف درجة حرارة الغرفة بترددات أعلى بمئات المرات مما هو عليه لدى لنظيراتها الإلكترونية.

واستخدم الباحثون هذه الترانزستورات لتطوير جهاز بصري بالكامل قادر على إجراء عملية NOR (أو – لا) المنطقية، حيث تقارن البوابة المنطقية قيمتين ببعضهما البعض وتُخرج واحدة إذا كانت كلتا القيمتين صفرا. وباستخدام مجموعات من وحدات NOR المتعددة، يمكن تنفيذ جميع العمليات المنطقية الأخرى، مما يسمح بإنشاء أنظمة حوسبة مركبة تعتمد عليها.

ومن أجل توضيح عمل هذا النهج، صنع العلماء نماذج أولية لبوابات NOR تتكون من هياكل متعددة الطبقات مصنوعة من طبقات بوليمر MeLPPP، التي تتفاعل جزيئاتها بشكل فعال مع الضوء، بالإضافة إلى مرايا مصغرة مصنوعة من الكوارتز وأكسيد الثاليوم. وأظهرت التجارب اللاحقة معها أنها قادرة على العمل بتردد يبلغ حوالي تيراهيرتز واحد، وهو ما سيجعل من الممكن في المستقبل تطوير أجهزة كمبيوتر فائقة السرعة واقتصادية في استهلاك الطاقة، تعتمد على “الضوء السائل”.