حاز على 3 براءات اختراع..مشروع بحثي يساعد في تطوير تقنية الحوسبة الكمية

قال البروفيسور خليل هرابي، الأستاذ بقسم الفيزياء، إن فكرة تطوير تقنية الحوسبة الكمية بدأت منذ أكثر من عقدين من الزمن، ومع ذلك، لم يتم تطوير الكمبيوتر الكمي بسبب هيكله المعقد، حيث تنقل الدوائر الكمية المعلومات عبر الفوتونات بخلاف الدوائر الكلاسيكية، وهو ما يتطلب معرفة كيفية بناء الأجهزة المادية والبرامج التي تدعمه.

وأضاف د.هرابي أنّ الحوسبة الكمية هي في الأساس فيزياء، وهي عملية تستفيد من القدرة القوية للجسيمات دون الذرية للتواجد في أكثر من حالة واحدة في أي وقت. وبسبب الطريقة التي تتصرف بها هذه الجسيمات، يمكن إجراء العمليات بسرعة أكبر واستخدام طاقة أقل من الحواسيب الكلاسيكية.

وأوضح أنه لبناء الكمبيوتر الكمي، يعد كاشف الفوتون الأحادي، الذي يستخدم أسلاك متناهية الصغر في نظام الأشعة تحت الحمراء، التطبيق المحتمل للاتصالات الكمية والتشفير الكمي، لذا فهو يجتذب الكثير من الباحثين.

وقال إن الباحثين يواجهون مشكلة تتمثل في حساسية الجهاز الكاشف والتي تعتمد على العديد من العوامل حيث تلعب المادة التي يُصنع منها الجهاز دورًا مهمًا. وأضاف أنه خلال بحثه عن أفضل المواد لتصنيع هذا الجهاز، قام بقياس حساسية الموصلات الفائقة المصنوعة من سبيكة النوبيوم والتيتانيوم في كاشف الفوتون الأحادي.

وقال د.هرابي إن المواد فائقة التوصيل لها خاصية اختفاء المقاومة بمجرد تبريدها تحت درجة الحرارة الحرجة الخاصة بها، مما يساهم في توفير جزء كبير من الطاقة المهدرة . في الموصلات الفائقة، وخلافا للموصلات الاعتيادية، يرتبط كل إلكترونين في أزواج تُعرف باسم أزواج كوبر والتي تحمل التيار الكهربائي.

وأوضح أن هذا العمل البحثي يمثل أهمية قصوى حيث يمكن قياس فترة الاسترخاء في التوصيل الفائق، كما يعتمد أحدث طريقة لقياس وقت إعادة ضبط جهاز الكشف في وضع النبض، وأشار إلى أنه بناءً على هذا العمل الفريد، حاز على 3 براءات اختراع أمريكية كمبتكر وحيد.

وأضاف: خلافا للمعادن العادية، يتم مساعدة التيار الكهربائي عن طريق الإلكترونات العادية. تم تصميم العينة فائقة التوصيل وتصنيعها من قبل شركة كرايوستار بالولايات المتحدة الأمريكية، وتم التحقق منها في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، حيث تم تبريدها إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة باستخدام جهاز منظم البرودة " cryostat " في قسم الفيزياء. يقوم الجهاز بالتحكم في درجة الحرارة، ويقوم بتبريد المادة إلى 4 درجات كلفن (-269 درجة مئوية).

وقد أسس البروفيسور خليل حرابي منصة أبحاث في قسم الفيزياء منذ انضمامه إلى جامعة الملك فهد منذ أكثر من 10 سنوات، كما أن الخبرة التي اكتسبها في فرنسا كطالب للدراسات العليا والدكتوراه، ثم في المملكة المتحدة عندما التحق بمشروع تموله المفوضية الأوروبية للحوسبة الكمية باستخدام الإلكترونات الموجودة في الهيليوم السائل كوسيلة أبحاث، وانضم لاحقًا إلى مختبرات أبحاث الإلكترونيات النانوية التابعة لشركة إن إي سي في اليابان، وهو يعمل في نفس إطار البحث باستخدام وحدات كيوبت التدفق فائقة التوصيل للحوسبة الكمية. بالإضافة إلى ذلك، واصل العمل على موضوع في غاية الأهمية وهو اكتشاف الفوتون المفرد باستخدام سلك فائق التوصيل في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن.

ويعد الدكتور هرابي أحد الباحثين النشطين في هذا المجال، حيث عمل على العديد من المشاريع الممولة، ونشر العديد من الأبحاث في المجلات العلمية، كما قدم عرضًا في مؤتمرات مرموقة في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا، وقام مؤخرًا بنشر بحث بعنوان (Measurement of the Gap Relaxation Time of Superconducting NbTi Strips on a Sapphire Substrate). وقد اجتذب هذا العمل البحثي انتباه الأستاذ كلاوس نيومان لأصالته وأهميته، ونظرًا لأهمية العمل المنجز في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، واقترح إلقاء الضوء على أهمية هذا البحث في أوساط الباحثين المهتمين بمجال المواد ذات الموصلية الفائقة، حيث تم نشر الملخص الرئيسي للبحث المستحدث وأصالته في النشرة الإخبارية لأبحاث الموصلات الفائقة " Superconductor Week Commercialization Markets . Products Business Developments . R&D . Cryogenics ".

وأوضح أنه تم نشر العمل البحثي مع أبحاث أصلية مختلفة في مؤسسات مشهورة، مثل إنتل ومعهد ماكس بلانك للفيزياء.