عالم مصرى يشارك فى إنجاز علمى لضغط الزمن وتخزين المعلومات بالضوء

احتفلت مجلة "نيتشر" كبرى الدوريات العلمية العالمية بما حققه فريق العالم المصري محمود جعفر، الذى يعمل ضمن فريق بحثي في ألمانيا على إنجاز من المنتظر أن يشكل نقلة نوعية في عالم التكنولوجيا باستخدام الضوء، ووفقا لشبكة "سكاى نيوز"، يهدف فريق العالم المصرى محمود جعفر إلى تخزين المعلومات في ذاكرة الحاسب الآلي أو الهاتف المحمول بصورة ضوئية لا إلكترونية، ما يحقق سرعة لا متناهية تماثل سرعة الضوء في تحميل المعلومات على الأجهزة الذكية.

وفي حديثة لـ"سكاى نيوز"، قال جعفر، القادم من محافظة المنوفية، إنه تمكن من تطوير تقنية تستطيع ضغط الزمن والتحكم في الضوء وتوقيفه من أجل استخدامه في حمل المعلومات وتخزينها، وأضاف: "ما فعلته أشبه بإشارة مرور داخل شريحة الميكرسكوب تقوم بتعديل الضوء وتطويعه للاستخدامات المعلوماتية المختلفة".

ويقول العالم المصرى، إنه وفقا للمثبت علميا، فإن الضوء سريع للغاية ويمكن أن يسافر 300 ألف كيلومتر في الثانية، ولطالما اعتبرت الفوتونات خيارا بديلا للإلكترونيات، كناقلات للمعلومات في الحوسبة الإلكترونية.

ويوضح جعفر، أن ذلك يعود أيضًا إلى أن طيف الضوء يغطي نطاقا واسعا من الأطوال الموجية، ويمكن إرسال الفوتونات ذات الأطوال الموجية المختلفة بالتوازي، وبالتالي مضاعفة معدل البيانات، وكذلك تشكيلها وتغييرها بطريقة يمكنها من نقل المعلومات في وقت واحد دون تداخل الإشارات الضوئية مع بعضها البعض.

وتخرج جعفر من كلية العلوم في جامعة المنوفية عام 2008 بتقدير امتياز، وحصل على الماجستير في الفيزياء من المعهد المتحد للأبحاث النووية في موسكو عام 2012، كما انه نال درجة الدكتوراه في فيزياء الليزر من جامعة ماربورج بفرانكفورت وكان عمره حينها  28 عاما فقط، ويعمل جعفر صاحب الـ34 عاما حاليا باحثا في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة هامبورج للتكنولوجيا بألمانيا.

ويركز العالم المصري في أبحاثه على إيجاد حلول للتحكم في المعلومات الضوئية ديناميكيا عن طريق عمليات غير خطية ناتجة عن نبضات ليزر ضوئية متحركة داخل مادة السليكون، بمعنى آخر يقوم بالتحكم في المعلومات الضوئية عن طريق الضوء أيضا، ويضيف جعفر أن التحكم في المعلومات الضوئية أو تشكيلها "ديناميكياً" له استخدامات مهمة في تكنولوجيا الاتصالات الضوئية.

ويؤكد العالم المصري: "عن طريق تغيير الخواص الضوئية لمادة السليكون بسرعة الضوء ديناميكياً بالإضافة إلى هندسة "علاقة التشتت" لمادة السيلكون Silicon Waveguide استطعت توضيح كيفية ضغط حزم من المعلومات الضوئية "زمنيا" ونقلها من قناة ترددية إلى قناة ترددية أخرى في وقت واحد، أي قمت بتطوير وتوضيح "عدسة زمنية" تسمح بعدم تداخل الإشارات الضوئية مع بعضها البعض أثناء إرسالها".

وقام جعفر، عن طريق نفس الانتقالات الضوئية السابق ذكرها، بتوضيح كيفية إيقاف حزم البيانات الضوئية زمنياً لفترة معينة، قبل أن يتم تحرير حركتها مرة أخرى، وهذه العملية تسمى علميا "إيقاف الضوء"، ويمكن تشبيهها بإشارة المرور ولكن بالنسبة للضوء، وسيسمح إيقاف الضوء بتخزين المعلومات ضوئيا لوقت معين، أي أنها ستكون بمثابة ذاكرة ضوئية لاستخدامها في أجهزة التوجيه البصري Optical Routers.

بالإضافة إلى ذلك قام بتوضيح كيفية عكس الزمن للنبضات الضوئية، وذلك لاسترجاع المعلومات الضوئية مرة أخرى، ويمكن تشبيه ذلك كما لو كنت تشاهد فيديو يعود بالوقت للخلف، وتم تغطية هاتين النقطتين البحثيتين من قبل المعهد الأميركي للفيزياء بحسب ما يشير جعفر.

ويؤكد جعفر أيضا أن هذه الانتقالات الضوئية التي يقوم بمناقشتها في هذه الأبحاث لن تكون استخداماتها فقط في تكنولوجيا الاتصالات الضوئية المستقبلية، ولكن أيضاً لها أهمية في مجال الفيزياء اللا خطية، وكذلك توضيح بعض الظواهر الفيزيائية داخل شرائح ميكرمترية مثل تأثير دوبلر Doppler Effect، كذلك أفق الحدث Event Horizon والذي يستخدمه علماء الفيزياء النظرية لوصف محيط الثقوب السوداء.

والمثير أيضا وفقا لجعفر أنه يمكن تطبيق تقنيات هذه الأبحاث لتحويل التردد للفوتونات الفردية (Single Photons)، وبالتالي سيكون لها دور مهم في الاتصالات الكمومية (Quantum Communications) في المستقبل، وهي اتصالات غير قابلة للاختراق، لكونها تستفيد من فيزياء الكم لحماية البيانات.