قام العلماء للتو بقياس نبضة طاقة أصغر من جزء من تريليون من مليار من الجول

قام جهاز استشعار كمي تم تطويره حديثًا بقياس كميات صغيرة لا يمكن تصورها من الطاقة بدقة قياسية.

يمكن لتقنية تم تطويرها حديثًا لقياس كميات صغيرة جدًا من الطاقة أن تساعد في التقدم الحوسبة الكمومية وتحسين البحث عن المادة المظلمة. هذه الطريقة حساسة بما يكفي لاكتشاف أقل من تريليون من مليار من الجول، وقد تسمح للعلماء في النهاية بإحصاء الفوتونات الفردية.

تعمل ميكانيكا الكم على نطاقات صغيرة للغاية، لذلك يعمل الباحثون باستمرار على تطوير أدوات أكثر دقة لدراسة الجسيمات، مثل الفوتونات، التي تحمل الضوء. يمكن للقياسات الأفضل أن تحسن تقنيات الكم وتساعد العلماء على اكتشاف جسيمات المادة المظلمة الافتراضية المعروفة باسم الأكسيونات.

استخدم الباحثون في فنلندا مؤخرًا مستشعرًا حراريًا حساسًا للغاية يُسمى المسعر لقياس مستويات الطاقة أقل من زيبتوجول، أي ما يعادل واحدًا على تريليون من مليار من الجول. للمقارنة، فإن الزيبتوجول يعادل كمية الطاقة اللازمة لتحريك خلية الدم الحمراء لأعلى بمقدار نانومتر واحد في جاذبية الأرض.

ترأس فريق البحث البروفيسور الأكاديمي ميكو موتونن في جامعة آلتو بالتعاون مع شركة الحوسبة الكمومية IQM ومركز البحوث التقنية في فنلندا (VTT). ونشرت النتائج التي توصلوا إليها في إلكترونيات الطبيعة.

كيف يعمل المستشعر

يعد قياس الطاقة بهذا المقياس أمرًا صعبًا للغاية. ولإجراء التجربة، أرسل الباحثون نبضة من الموجات الميكروية إلى جهاز استشعار مصنوع من نوعين من المعادن: الموصلات الفائقة، التي تسمح للإشارات الكهربائية بالتحرك بحرية، والموصلات القياسية، التي تخلق مقاومة.

“هذا المزيج من المعادن يجعل الموصلية الفائقة ظاهرة هشة لدرجة أنها تضعف على الفور إذا ارتفعت درجة الحرارة في الموصل فائق البرودة ولو قليلاً. يقول موتونن، وهو أيضًا مؤسس الكمبيوتر الكمي unicorn IQM: “هذا يجعله إعدادًا حساسًا للغاية”.

وبعد تصفية الضوضاء الخلفية، أكد الباحثون أن الجهاز اكتشف نبضًا كهرومغناطيسيًا يحمل فقط 0.83 زيبتوجول من الطاقة. ووفقا للفريق، فهذه هي المرة الأولى التي يحقق فيها جهاز قياس السعرات الحرارية هذا المستوى من الحساسية.

الآثار المترتبة على تكنولوجيا الكم وعمليات البحث عن المادة المظلمة

ويقول الباحثون إن هذه التكنولوجيا قد تجعل من الممكن في النهاية حساب الفوتونات الفردية. وأوضح موتونن أن الوصول إلى هذا المستوى من الحساسية كان هدفًا طويل الأمد في كل من أبحاث الكم والفيزياء الفلكية.

“نريد أن نجعل هذا الإعداد قادرًا على قياس المدخلات التي لها وقت وصول عشوائي، وهو أمر مهم لأشياء مثل اكتشاف محاور المادة المظلمة في الفضاء عندما لا يكون لديك أي فكرة عن الوقت الذي قد تصل فيه إلى نظامك.”

وقال موتونن أيضًا إن المسعر له ميزة مهمة لتطبيقات الحوسبة الكمومية لأنه يعمل عند نفس درجات الحرارة شديدة البرودة التي تتطلبها الكيوبتات.

“يعمل المسعر في نفس درجات الحرارة التي تتطلبها الكيوبتات بالميليكلفن. وهذا يؤدي إلى اضطراب أقل في النظام لأننا لا نحتاج إلى رفع درجة حرارة الجهاز إلى درجة حرارة عالية أو تضخيم إشارة قياس الكيوبت للحصول على نتيجة. في المستقبل، يمكن أن يكون جهازنا مكونًا لقراءة الكيوبتات في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، على سبيل المثال.”

المرجع: “قياس السعرات الحرارية زيبتوجول” بقلم أندراس مارتون غونيهو، وكاسيوس كوهفاكا، وتشي-مينغ تشين، وجان فيليب جيرار، وروب كوكونيمي، ووي ليو، وميكو موتونين، 12 مايو 2026، إلكترونيات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41928-026-01615-2

استخدم الفريق مرافق OtaNano، البنية التحتية البحثية الوطنية الفنلندية لتقنيات النانو والجزئية والكمية. تنبع هذه النتيجة بشكل رئيسي من مشروع صناع المستقبل الممول من مؤسسة جين وآتوس إركو ومؤسسة الصناعات التكنولوجية في فنلندا المئوية.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.