هناك قوى في الطبيعة تقاوم الأنماط المروضة—مثل الرياح العاتية في وادٍ تتردد أصداؤها بشكل غير متوقع. في عالم الكم، واحدة من هذه القوى تشبه ابن عم المغناطيسية المتمرد: تفاعلات الدوران الدقيقة التي ترفض السيطرة العادية. ومع ذلك، تظهر الأبحاث الحديثة أنه من خلال لف الضوء في أنماط دقيقة ومتداخلة، يمكن لليزر أن يوجه هذه الدورانات لتتصرف—مستخرجة الهيكل من الفوضى، والنظام من الفوضى.
"ابن العم الذي لا يمكن التحكم فيه" المشار إليه يتعلق بالمغناطيسية غير التبادلية، وهي نوع من السلوك المغناطيسي حيث تهم الاتجاهات: دوران يشير في اتجاه معين لا يعكس سلوك دوران يشير في الاتجاه المعاكس. كأن دوراناً يطارد آخر، أو أحدهما يقاوم حيث يستسلم الآخر. هذا يكسر التناظر المعتاد للمغناطيسية، الذي يتجمد في مواد مثل الحديد أو المغناطيسات الفيرومغناطيسية التقليدية.
لقد أظهر الفيزيائيون الآن أن لف الليزر—أشعة الضوء ذات الزخم الزاوي المداري أو ملفات الاستقطاب المتداخلة—يمكن أن تحفز وتتحكم في هذا السلوك الدوراني غير التبادلي. عندما تتفاعل الليزر مع مواد مغناطيسية أو كمية معينة، تفتح "قنوات تدهور" لحالات إلكترونية افتراضية. بعض الحالات الافتراضية تفقد الطاقة بشكل أسرع اعتمادًا على اتجاه الدوران؛ هذا الخلل يميل بشكل دقيق ديناميات الدوران. مع مرور الوقت، تتماشى الدورانات في رقصة كيرالية تعتمد على الزمن، بدلاً من المحاذاة الثابتة أو الإلغاء الذي يُرى في المغناطيسات العادية.
تظهر دراسة قادها المنظرون هاناي، أوتسكي، وتازاي أن مادة مدفوعة بالليزر يمكن أن تدخل مرحلة مغناطيسية غير تبادلية لا تُحافظ عليها من خلال تقليل الطاقة الثابتة، ولكن من خلال التبدد المصمم (عمليات الفقد) وكسر تناظر عكس الزمن من خلال التدهور الناتج عن الليزر. الدورانات، في الواقع، تتصرف بشكل غير لائق—تتفاعل بطرق ستكون مستحيلة في حالة التوازن، لكنها تصبح مستقرة تحت الظروف المدفوعة.
الإمكانات هنا عميقة. المواد تحت هذا التحكم يمكن أن تنتج مراحل جديدة من المادة مفيدة لتخزين البيانات، أو الأجهزة الكمية، أو المستشعرات التي تستغل السلوك الحساس للاتجاه. على وجه الخصوص، قد يسمح التحكم في عدم التبادلية الدورانية بأجهزة تقوم بتوجيه إشارات الدوران أو المغناطيسية في اتجاه مفضل واحد، محصنة ضد التدفق العكسي.
ومع ذلك، لا تزال التحديات قائمة. يجب أن تستجيب المواد بقوة ولكن تبقى مستقرة تحت إضاءة الليزر. يجب فهم قنوات الفقد بشكل جيد وتصميمها: الكثير من الفقد يدمر النظام المرغوب، وقليل منه يجعل السلوك غير التبادلي يختفي. أيضًا، من المحتمل أن تتطلب الأجهزة الحقيقية سلوكًا عند درجة حرارة الغرفة، والتكامل مع الإلكترونيات الحالية، والتحكم في الفوضى التي في الممارسة العملية تمسح التأثيرات الكمية الدقيقة.
لقد أظهر الباحثون أن الليزر ذات الخصائص المتداخلة أو الملتوية يمكن استخدامها لتحفيز والتحكم في السلوك المغناطيسي غير التبادلي في المواد الكمية، من خلال تحيز مسارات التدهور لحالات إلكترونية افتراضية. تكسر هذه التقنية تناظر المغناطيسية المعتاد وتؤدي إلى ديناميات دوران كيرالية تعتمد على الزمن. تشمل التطبيقات أجهزة دوران موجهة بالاتجاه وأنظمة معلومات كمية، على الرغم من أن التحديات الهندسية التجريبية الكبيرة لا تزال قائمة.
إخلاء مسؤولية الصورة AI "المرئيات تم إنشاؤها باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي وليست صورًا حقيقية."
المصادر نيو ساينتست ناتشر كوميونيكيشنز جامعة واشنطن
نُشر بواسطة Banx Network. هذا المقال جزء من برنامج الوسائط اللامركزية من Banx، مدعومًا برمز BXE على شبكة XRP Ledger.
