يمكن للبلورات السائلة تحسين أجهزة الاتصال الكمومية

أصبح إنشاء الضوء الكمي أسهل بفضل البلورات السائلة مثل تلك الموجودة في شاشات التلفزيون.

يعد الضوء ذو الخصائص الكمومية أمرًا بالغ الأهمية للعديد من التقنيات المستقبلية. يمكن أن تساعد الجسيمات المتشابكة داخل هذا الضوء في إنتاج شبكات اتصالات كمومية لدعم إنترنت غير قابل للاختراق أو تقنيات التصوير الكمي للطب الحيوي. يقول ماتياج هومار من معهد جوزيف ستيفان في سلوفينيا إنه على الرغم من هذه التطبيقات المتقدمة، فإن طرق صنع الضوء الكمي لم تتغير إلا بالكاد لمدة ستة عقود – حتى الآن. ابتكر هو وزملاؤه طريقة لتصنيعه باستخدام البلورات السائلة.

يقول عضو الفريق فيتالي سلطانوف من معهد ماكس بلانك في ألمانيا، إن الباحثين تقليديًا يضربون بلورات خاصة بالليزر لجعلها تنبعث من الضوء الكمي. باستخدام هذه التقنية، يحدد هيكل البلورة خصائص الضوء الذي تنبعث منه، والذي يحدد بعد ذلك كيفية استخدامه. الطريقة الوحيدة لتغيير هذه الخصائص هي إعادة إجراء التجربة باستخدام بلورة جديدة، وهو أمر مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً وغير عملي.

للتحايل على ذلك، استخدم الباحثون البلورة السائلة، وهي مادة مصنوعة من جزيئات على شكل قضيب يمكنها أن تتحرك مثل السائل وتتخذ ترتيبات خاصة مثل البلورة التقليدية. ومن خلال تعريض البلورة السائلة للمجالات الكهربائية، تمكنوا من تعديل بنيتها، وبالتالي خصائص الضوء الكمي المنبعث عند إطلاقها بالليزر.

ويقول سلطانوف: “في هذا الصدد، تعتبر البلورات السائلة المادة المثالية”.

ومن خلال العديد من التجارب، وجد فريقه أن البلورة السائلة أكثر قابلية للضبط من البلورة الصلبة، وهي تقريبًا بنفس الكفاءة في إنتاج الضوء المليء بالجسيمات المتشابكة.

يقول مايلز بادجيت من جامعة جلاسكو في المملكة المتحدة: “على الرغم من أن الفوتونات الناتجة ربما تم توليدها باستخدام بلورات تقليدية، إلا أن قابلية ضبط التشابك لا يمكن أن تكون كذلك”. “يمكن أن تكون هذه التطورات تحويلية من حيث التطبيقات [quantum] التصوير والاتصالات والاستشعار.”

تقول ماريا تشيخوفا، من معهد ماكس بلانك أيضًا، إنه إذا تم استخدامها في أجهزة الاتصالات الكمومية، فإن البلورات السائلة يمكن أن تسهل نقل المعلومات عبر قنوات متعددة في وقت واحد. وذلك لأنه يمكن ضبط البلورة لإنتاج ضوء بحالات كمومية قادرة على تشفير الكثير من المعلومات في العديد من خصائصها.