الموصلات الفائقة تشهد اختراقًا علميًا قد يُحدث ثورة في الطاقة والحوسبة (تقرير)

نوار صبح

2026-07-05

0 79

الفريق الدولي جمع بين التعلم الآلي وحسابات الفيزياء الكمية لتحديد موصلين فائقين غير معروفين.
يمكن للموصلات الفائقة نقل الكهرباء بمقاومة صفرية عند درجات حرارة منخفضة للغاية.
الموصلات الفائقة تُستعمل في تقنيات مثل الحواسيب الكمية وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.
على مرّ العقود اكتشف الباحثون أكثر من 7 آلاف مادة فائقة التوصيل.

شهد قطاع الموصلات الفائقة اختراقًا علميًا جديدًا عقب اكتشاف باحثين موصلين فائقين جديدين باستعمال طريقة فحص تعتمد على التعلم الآلي؛ ما يُظهر طريقة أسرع لتحديد المواد التي قد تُتيح في يوم من الأيام التوصيل الفائق عند درجة حرارة الغرفة.

وجمع الفريق الدولي، بإشراف باحثين من جامعة آلتو في فنلندا، بين التعلم الآلي وحسابات الفيزياء الكمية لتحديد موصلين فائقين غير معروفين سابقًا، هما واي آر يو 3 بي 2 (YRu3B2) و إل يو آر يو 3 بي 2 (LuRu3B2)، وفق تحديثات القطاع لدى منصة الطاقة المتخصصة.

تجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة تُقلل بشكل كبير من الوقت اللازم للبحث في العدد الهائل من تركيبات المواد الممكنة.

ويمكن للموصلات الفائقة نقل الكهرباء بمقاومة صفرية، ولكن فقط عند درجات حرارة منخفضة للغاية، وهي تُستعمل حاليًا في تقنيات مثل الحواسيب الكمية، وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، ومفاعلات الاندماج النووي، وقطارات ماغليف المغناطيسية المعلّقة.

الاحتفاظ بخاصية التوصيل الفائق

كثيرًا ما سعى العلماء إلى إيجاد مواد تحتفظ بخاصية التوصيل الفائق في درجة حرارة الغرفة، وهو إنجازٌ يُمكن أن يُحدث ثورةً في نقل الكهرباء والحوسبة، بحسب تقرير نشرته منصة "إنترستينغ إنجينيرينغ".

وتستمد المواد المكتشفة حديثًا خصائصها فائقة التوصيل من الإلكترونات المُرتبة في شبكة كاغومي، وهو نمط هندسي مُستوحى من فن نسج السلال الياباني التقليدي.

وبعد أن حددت تقنيات التعلم الآلي موادّ واعدةً، تحقق الباحثون منها من خلال حسابات نظرية قبل تصنيعها وتأكيد خصائصها تجريبيًا.

جهاز تصوير بالرنين المغناطيسي يستعمل الموصلات الفائقة - الصورة من رويترز

التحديات في أبحاث الموصلات الفائقة

وفقًا للباحثين، تُعالج آلية العمل الجديدة أحد أكبر التحديات في أبحاث الموصلات الفائقة: العدد الهائل من تركيبات المواد الممكنة.

وتوضح البروفيسورة بايفي تورما من جامعة آلتو الفنلندية، أن المواد فائقة التوصيل التي تعمل في درجة حرارة الغرفة ستُغير طريقة استهلاك الكهرباء إلى الأبد.

وتضيف أنه في حال أمكن استبدال الموصلات التقليدية في تطبيقات مثل الحواسيب ومراكز البيانات بهذه المادة، سينخفض استهلاك الكهرباء العالمي بشكل كبير، وسيتقلص الأثر الحراري لقطاع تقنية المعلومات والاتصالات بشكل هائل.

ويُعد هذا العمل جزءًا من تحالف سوبر سي (SuperC)، وهو مشروع تعاون دولي انطلق عام 2023 بهدف اكتشاف موصل فائق يعمل في درجة حرارة الغرفة بحلول عام 2033.

بعد الفحص الحاسوبي، قام فريق من الباحثين في جامعة رايس الأميركية بتصنيع المواد المرشحة في عينات حقيقية.

ثم أكد الفريق أن كلا المركبين أظهر خاصية التوصيل الفائق؛ ما يُثبت فاعلية عملية الاكتشاف الموجهة بالتعلم الآلي.

تسريع عملية الاكتشاف

على مدى عقود، اعتمد العلماء بشكل كبير على التجربة والخطأ لاكتشاف المواد فائقة التوصيل.

وتشير البروفيسورة بايفي تورما من جامعة آلتو، إلى أنه على مرّ العقود، اكتشف الباحثون أكثر من 7 آلاف مادة فائقة التوصيل، وغالبًا عن طريق الصدفة.

وتشير إلى أن عملية تحديد المواد المحتملة تتطلب موارد حاسوبية هائلة، لدرجة أن الباحثين لم يتمكنوا من التنبؤ نظريًا بجدوى سوى 20 مادة منها تقريبًا.

حاسوب كمومي يستعمل الموصلات الفائقة – الصورة من آي بي إم

بدورهم، يقول الباحثون إن نهجهم قد يُوسّع بشكل كبير عدد المواد التي يمكن تقييمها، حسب مصادر تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وتوضح تورما أن طريقتهم تعتمد على الفحص الأولي القائم على التعلّم الآلي، تليه حسابات مُوجّهة إلى المواد الواعدة، وسيُسرّع هذا النهج بشكل كبير اكتشاف المواد فائقة التوصيل في المستقبل.

وتضيف أنه بفضل التعلّم الآلي، قد يتمكن الفريق من رفع عدد المواد التي يُمكنه معالجتها إلى مليارات المواد، وهذا سيُقرّبهم خطوة حاسمة نحو إيجاد مادة فائقة التوصيل تعمل في درجة حرارة الغرفة.

وبدلًا من استبدال حسابات الفيزياء التقليدية، يعمل نظام التعلم الآلي مرشحًا، ما يسمح للباحثين بتركيز موارد الحوسبة على المرشحين الواعدين.

ويعتقد الفريق أن هذا النهج قد يفتح آفاقًا لاكتشاف آلاف الموصلات الفائقة الجديدة، ويسرع البحث عن مواد مناسبة لتطبيقات الطاقة والحوسبة واسعة النطاق.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصدر: