جرمانيوم يتحوّل إلى موصل فائق: اختراق يَعِدُ بتوحيد الحوسبة الكلاسيكية والكمومية على شريحة واحدة
يكشف فريقٌ دوليّ بقيادة الدكتور بيتر جاكوبسون من جامعة كوينزلاند عن اختراقٍ طال انتظاره: تحويل الجرمانيوم—وهو ركنٌ راسخ في صناعة أشباه الموصّلات—إلى موصلٍ فائق، بما يفتح الباب أمام أجهزةٍ كمومية هجينة تجمع مزايا الشرائح التقليدية والكمومية على رقاقةٍ واحدة أكثر موثوقية وقابلة للتصنيع.
ومن الناحية التقنية، تُعدّ المواد فائقة التوصيل أساسيةً لبناء العتاد الكمومي لأنها تنقل الكهرباء من دون مقاومة تقريبًا وتساعد على حفظ «التماسك الكمّي». غير أن موصلاتٍ شائعة مثل النيوبيوم ظلّت غريبةً عن سلاسل تصنيع السيليكون والجرمانيوم، ما صعّب دمجها وأبقى الهوّة قائمةً بين العالمين الكلاسيكي والكمومي.
وبخلاف محاولاتٍ سابقة أظهرت عيوبًا بلورية على واجهات التلامس وتسبّبت في «اضطرابٍ طفيلي» يمتص الإشارات ويقوّض التماسك، نجح الباحثون في توليد حالةٍ فائقة التوصيل داخل الجرمانيوم نفسه عبر «تنشيطٍ» دقيق بالغاليوم، ثم ضبط البنية باستخدام تقنيات أشعّة سينية متقدمة، لتستقرّ طبقات الجرمانيوم المنشَّط فوق طبقات السيليكون ببنيةٍ متطابقة ومتجانسة. ويؤكد جاكوبسون أنّ «الاضطراب هو التأثير الطفيلي في تكنولوجيا الكم… والمادة الجديدة تسمح بتصنيع رقائق تجمع أفضل خصائص أشباه الموصلات والموصلات الفائقة».
وفي ما يتعلق بالتشغيل، لا يعمل الموصل الفائق القائم على الجرمانيوم في درجة حرارة الغرفة، بل يحتاج إلى تبريدٍ بالغ الانخفاض—وهو قيدٌ لا يمسّ الاستخدامات الاستهلاكية فحسب بل يتوافق فعليًا مع البيئات فائقة البرودة اللازمة أصلًا للحوسبة الكمومية وتشغيل البتّات الكمومية. ولهذا يرى البروفيسور ديفيد كاردويل (كامبريدج) أن التطوّر «قد يكون نقلةً نوعية، لأنه يتيح طبقة أداءٍ جديدة في بيئةٍ باردة موجودة على أيّ حال».
وبمنظورٍ صناعي، يمنح الاعتماد على الجرمانيوم—المستخدم على نطاقٍ واسع—مسارًا عمليًا للتوسّع داخل خطوط الإنتاج الحالية، مع خفض تعقيدات التكامل وتقليل فواقد الواجهات. وإذا تأكّدت المتانة والتكرارية على نطاقٍ تجاري، فقد نشهد ظهور معالجات هجينة تُقحم الدارات الكمومية بجوار المنطق الكلاسيكي على الشريحة ذاتها، ما يعزّز الاعتمادية ويقرّب تطبيقات الكم من الاستخدامات الواقعية.
