صمام ثنائي فائق التوصيل ملتوٍ يبلغ كفاءة 27.6%، وتشير عمليات المحاكاة إلى أنها تناسب الكيوبتات

وصف باحثون من جامعة فلوريدا وجامعة تشنغ كونغ الوطنية في تايوان والأكاديمية السلوفاكية للعلوم وجامعة ولاية نيويورك في بافالو صماماً ثنائياً فائق التوصيل مصنوعاً من NbSe2 الملتوي، يستهدف دوائر كمومية فائقة التوصيل أقل ضجيجاً. ونُشرت الورقة، التي أعدّها هان تشونغ ودينيس كوتشان وإيغور جوتيتش ويينغيينغ وو، في Nature Communications في 10 أكتوبر 2026. وتصفها صفحة المجلة بأنها بحث خضع لمراجعة الأقران وقُبل للنشر وتصدره المجلة مبكراً: فالنسخة المتاحة بالوصول المفتوح قابلة للاستشهاد، لكنها قد تخضع لمزيد من التحرير قبل أن تحل محلها النسخة النهائية Version of Record.

تتمثل المشكلة التي يتناولها الفريق في أن الإشارات في الدوائر فائقة التوصيل يمكن أن تنتقل في الاتجاهين. ووفقاً للمؤلفين، يتيح ذلك للانعكاسات والتأثير الارتدادي أن تحمل الضجيج من البيئة المحيطة عائدةً إلى الأجزاء المتماسكة من الدائرة، مما يخفض الدقة. والصمام الثنائي فائق التوصيل غير تبادلي، أي أنه يعامل الاتجاهين بشكل مختلف، ولذلك فهو يتيح وسيلة لكبح هذا التشتت العكسي داخل الدائرة نفسها. غير أن المؤلفين يشيرون إلى أن كفاءة هذه الصمامات الثنائية ودمجها في العتاد الكمومي ظلا محدودين حتى الآن.

في التجربة، صنع الفريق الصمام الثنائي من NbSe2 وشغّله في مجالات مغناطيسية مطبقة في مستوى الجهاز وعمودياً عليه على حد سواء. وبحسب الملخص، فإن إدخال التواء لا يتجاوز 1° رفع كفاءة الصمام الثنائي إلى 27.6% مقارنةً بالأجهزة النقية الخالية من الالتواء.

يقل هذا الرقم كثيراً عن القيمة المثالية البالغة 100%. ويرى المؤلفون أن ذلك ليس عيباً: إذ تشير عمليات المحاكاة الكمومية التي أجروها إلى أن كفاءة في هذا النطاق المتوسط واقعية التحقيق في المختبر، وهي في الوقت نفسه الخيار الأفضل للحفاظ على لاتوافقية الكيوبت ولتثبيت الأنظمة ثنائية المستوى. وبعبارة أخرى، تقول الورقة إن أقوى تقويم ممكن، أي التأثير أحادي الاتجاه للصمام الثنائي، لا يخدم المعلومات الكمومية على النحو الأمثل بشكل تلقائي.

ويقدّم المؤلفون ذلك بوصفه مبدأ تصميم جديداً للخصائص الأساسية للموصلات الفائقة الملتوية، بهدف الوصول إلى دوائر كمومية منخفضة الاستهلاك للطاقة وعالية الدقة. ومن الجهات الممولة المذكورة في الورقة المؤسسة الوطنية الأمريكية للعلوم، ووزارة الطاقة الأمريكية، والأكاديمية السلوفاكية للعلوم، والوكالة السلوفاكية للبحث والتطوير، والمجلس الوطني للعلوم والتكنولوجيا في تايوان. ويعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متعارضة.