حقق فريق من الفيزيائيين بقيادة البروفيسور ديمتري تورشينوفيتش في جامعة بيليفيلد، وبالتعاون مع باحثين من معهد لايبنيز لأبحاث الحالة الصلبة ومواد دريسدن (IFW Dresden)، اختراقاً كبيراً في مجال الإلكترونيات النانوية قد يغير من طرق تنفيذ عتاد الذكاء الاصطناعي.
تم نشر نتائج البحث في مجلة Nature Communications بتاريخ 5 يونيو 2025، حيث استعرض الفريق طريقة جديدة للتحكم في أشباه الموصلات الرقيقة على المستوى الذري باستخدام نبضات ضوئية فائقة القصر بسرعات غير مسبوقة. طور الفريق هوائيات نانوية متخصصة تحول ضوء التيراهيرتز إلى مجالات كهربائية رأسية داخل مواد ثنائية الأبعاد مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS₂).
يشرح البروفيسور تورشينوفيتش: "تقليدياً، يتم تطبيق مثل هذه المجالات الكهربائية الرأسية، المستخدمة في تبديل الترانزستورات والأجهزة الإلكترونية الأخرى، عبر بوابات إلكترونية، لكن هذه الطريقة محدودة أساساً باستجابة بطيئة نسبياً." ويضيف: "نهجنا يستخدم ضوء التيراهيرتز ذاته لتوليد إشارة التحكم داخل مادة أشباه الموصلات – ما يتيح تكنولوجيا ضوئية إلكترونية فائقة السرعة ومتوافقة مع الصناعة لم تكن ممكنة من قبل."
تتيح هذه التقنية التحكم الفوري في البنى الإلكترونية ضمن أزمنة تقل عن بيكوثانية واحدة – أي تريليون جزء من الثانية – وهو أسرع بمراتب عديدة من طرق التبديل الإلكترونية التقليدية. وقد أظهر الباحثون أنه يمكن تعديل الخصائص البصرية والإلكترونية للمادة بشكل انتقائي باستخدام هذه النبضات الضوئية.
لعب الدكتور توموكي هيرا أوكا، المؤلف الرئيسي للدراسة وزميل ماري سكودوفسكا كوري في مجموعة البروفيسور تورشينوفيتش، دوراً محورياً في تنفيذ التجارب. أما الهوائيات النانوية المعقدة ثلاثية الأبعاد-ثنائية الأبعاد اللازمة لتحقيق هذا التأثير، فقد تم تصنيعها في IFW Dresden بواسطة فريق بقيادة الدكتور آندي توماس.
يمثل هذا الابتكار نقلة نوعية لعتاد الذكاء الاصطناعي، حيث يمكن أن يمكّن من أنظمة حوسبة أسرع وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. كما أن قدرات التبديل الفائق السرعة قد تفتح المجال أمام أجيال جديدة من أجهزة التحكم في الإشارات والمفاتيح الإلكترونية والحساسات الضرورية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي المتقدمة التي تتطلب سرعات معالجة هائلة.
وتُظهر هذه التقنية وعداً كبيراً في تطبيقات متعددة تشمل نقل البيانات عالي السرعة، وهندسات الحوسبة المتقدمة، وأنظمة التصوير، والتقنيات الكمومية – وجميعها مكونات أساسية لبنية تحتية للذكاء الاصطناعي من الجيل القادم تتطلب سرعات معالجة متزايدة.