في إنجاز علمي غير مسبوق، قاد العالم المصري الدكتور محمد ثروت حسن، الأستاذ المشارك في الفيزياء والعلوم البصرية بجامعة أريزونا الأميركية، فريقًا بحثيًا نجح في تصنيع ترانزستور ضوئي يعمل بسرعة 1.6 بيتاهيرتز، أي ما يعادل 1000 تريليون دورة في الثانية.
إقرأ أيضا:
التقنية التي تم نشر تفاصيلها في مجلة Nature Communications، تمثل قفزة نوعية في عالم الإلكترونيات، إذ تتجاوز حدود السرعة الحالية للحواسيب التي لا تزال تعمل في نطاق الغيغاهيرتز (مليار مرة في الثانية).
⚡ ما هو الترانزستور الضوئي الجديد؟
يعتمد الترانزستور على نبضات ليزر فائقة القصر تُقاس بوحدة أتوثانية (جزء من مليار مليار من الثانية). وقد بلغ زمن التبديل في هذا الترانزستور 630 أتوثانية فقط، ما يجعل استجابته أسرع بنحو مليون مرة من المعالجات الإلكترونية التقليدية.
🧠 من المختبر إلى التطبيق العملي
صرّح الدكتور حسن للجزيرة نت قائلاً:
“هذا الترانزستور هو ثمرة سنوات من الأبحاث في مجال التحكم بحركة الإلكترونات باستخدام الضوء، والآن بات بإمكاننا ترجمة تلك المفاهيم إلى أجهزة عملية.”
🧪 كيف يعمل؟ النفق الكمي في خدمة السرعة الخارقة
قام الفريق بإعادة تصميم الترانزستورات الضوئية التقليدية المصنوعة من الجرافين، عبر دمجها مع طبقة من السيليكون، ما أتاح إمكانية حدوث ظاهرة “النفق الكمي”، وهي خاصية فيزيائية تسمح للإلكترونات بعبور الحواجز دون الحاجة لطاقة كافية.
“تخيل إلكتروناً كمتزلج يخترق تلاً جليدياً ليظهر فجأة على الجهة الأخرى دون أن يصعد التلة”، هكذا شبّه حسن تأثير النفق الكمي في الترانزستور الجديد.
💡 إثبات علمي وتحكم دقيق
أكد الباحثون أن التيار الناتج من الجهاز يعتمد بالفعل على النفق الكمي من خلال مقارنة منحنيات الجهد والتيار مع وبدون استخدام الليزر. والأكثر من ذلك، أمكنهم التحكم الكامل في شدة التيار باستخدام الضوء فقط.
كما تمكنوا من تنفيذ بوابات منطقية باستخدام الترانزستور الجديد، وهو ما يمثل خطوة حاسمة في طريق تحويل هذه التقنية إلى وحدات معالجة قابلة للاستخدام.
🧬 ماذا يعني هذا الإنجاز للعالم؟
وفقًا للدكتور حسن، فإن الترانزستور الضوئي يمكن أن يحدث ثورة في عدة مجالات:
✅ سرعة خارقة في المعالجة
تنفيذ عمليات حسابية في زمن أتوثاني، ما يعادل استجابة شبه فورية.
✅ تصغير حجم المعالجات
دون التضحية بالأداء، مما يعزز من كفاءة الأجهزة الذكية والروبوتات.
✅ تسريع الذكاء الاصطناعي
بفضل المعالجة الأسرع، ما يمكنه من التنبؤ والتحليل بشكل أدق وأسرع.
✅ تحسين التطبيقات العلمية
في محاكاة الطقس، تصميم الأدوية، فهم تكوين الجزيئات والنجوم.
✅ دعم الأنظمة الحرجة
مثل القيادة الذاتية، الجراحة عن بُعد، والأمن السيبراني بفضل زمن الاستجابة الفوري.
🧩 ما الخطوة التالية؟
يطمح الفريق إلى دمج هذا الترانزستور داخل رقائق إلكترونية متقدمة، لتصبح قابلة للاستخدام في الإلكترونيات التجارية، بالتعاون مع شركاء صناعيين.
“نحن على أبواب حوسبة جديدة بالكامل، بسرعة لم يشهدها العالم من قبل”، يؤكد د. حسن.
