إنتاج الضوء الكمي أصبح أسهل بفضل البلورات السائلة مثل تلك الموجودة في شاشات التلفزيون.
أهمية الضوء الكمي
الضوء ذو الخصائص الكمية ضروري للعديد من تقنيات المستقبل. يمكن للجسيمات المتشابكة داخل هذا الضوء أن تساعد في إنتاج شبكات اتصالات كمية لدعم إنترنت غير قابل للاختراق أو تقنيات التصوير الكمي لعلوم الطب الحيوي. يقول ماتياج همار من معهد جوزيف ستيفان في سلوفينيا إنه على الرغم من هذه التطبيقات المتقدمة، فإن الطرق المستخدمة لصنع الضوء الكمي بالكاد تغيرت منذ ستة عقود – حتى الآن. هو وزملاؤه ابتكروا طريقة جديدة لصنعه باستخدام البلورات السائلة.
الطريقة التقليدية والمشكلة
يقول عضو الفريق فيتالي سلطانوف من معهد ماكس بلانك في ألمانيا إنه تقليديًا، يضرب الباحثون بلورات خاصة بالليزر لجعلها تصدر ضوءًا كمياً. باستخدام هذه التقنية، يحدد هيكل البلورة خصائص الضوء الذي يصدرها، والذي يحدد بدوره كيفية استخدامه. الطريقة الوحيدة لتغيير هذه الخصائص هي إعادة التجربة ببلورة جديدة، وهو أمر مكلف ويستغرق وقتًا وغير عملي.
الحل بالبلورات السائلة
لتجاوز هذه المشكلة، استخدم الباحثون البلورات السائلة، وهي مادة مكونة من جزيئات على شكل قضبان يمكنها التحرك مثل السائل وتكوين ترتيبات خاصة مثل البلورة التقليدية. عن طريق تعريض البلورات السائلة للحقول الكهربائية، يمكنهم ضبط هيكلها وبالتالي خصائص الضوء الكمي الذي تصدره عندما يتم ضربها بالليزر.
يقول سلطانوف: “في هذا الصدد، البلورات السائلة هي المادة المثالية”.
التجارب والنتائج
في عدة تجارب، وجد فريقه أن البلورات السائلة كانت أكثر قابلية للتعديل بكثير من البلورات الصلبة، وكانت تقريبًا بنفس الكفاءة في إنتاج الضوء المليء بالجسيمات المتشابكة.
يقول مايلز بادجيت من جامعة غلاسكو في المملكة المتحدة: “على الرغم من أن الفوتونات المنتجة ربما تم إنتاجها باستخدام البلورات التقليدية، فإن قابلية التعديل للتشابك لم تكن ممكنة”. “هذه التحسينات يمكن أن تكون تحويلية من حيث التطبيقات في التصوير الكمي، والاتصالات، والاستشعار”.
التطبيقات المستقبلية
تقول ماريا تشيكوفا من معهد ماكس بلانك إنه إذا تم استخدام البلورات السائلة في أجهزة الاتصالات الكمية، فقد تجعل من السهل نقل المعلومات عبر قنوات متعددة في وقت واحد. هذا لأن البلورة يمكن ضبطها لإنتاج ضوء بحالات كمية قادرة على تشفير الكثير من المعلومات في العديد من خصائصها.
تُظهر هذه التطورات أن البلورات السائلة يمكن أن تكون مادة مثالية لتحسين وإنتاج الضوء الكمي، مما يفتح الأبواب لمجموعة واسعة من التطبيقات المتقدمة في مجالات الاتصالات والتصوير الكمي.
