ذاكرة ألماسية لمعالج كمومي ✎ سريع

الأصل: "Coupling Nitrogen Vacancy Centers in Diamond to Superconducting Flux Qubits"
arXiv:1001.4048 · 2010-01-22 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
لفة إلكترون في الألماس تتبادل المعلومات مع حلقة فائقة التوصيل.

الكيوبت فائق التوصيل — حلقة صغيرة بلا مقاومة — ينجز المهام أسرع من طرفة عين. ولكن بمجرد قطع التيار، يختفي كل ما حسبه. إنه مثل طاهٍ يطبخ دون تدوين الوصفة: ما دام واقفًا أمام الموقد يتذكر كل خطوة، وبعد ساعة لا يذكر شيئًا.

يقترح مؤلفو العمل تسجيل النتيجة في الألماس. وبشكل أدق، في عيب بالشبكة البلورية حيث يُستبدل ذرة كربون بذرة نيتروجين، وبجانبها فجوة — مركز النيتروجين-الفارغ. الإلكترون في هذا المصيدة يتصرف مثل مغناطيس صغير، ويمكن لفّته (دورانه الذاتي) توجيهه لأعلى أو لأسفل. عبر مجال مغناطيسي، يتشابك هذا اللف مع الحلقة فائقة التوصيل — وتنتقل الحالة الكمومية من جهاز إلى آخر.

في الألماس، يحافظ اللف على اتجاهه لفترة أطول من أي جسم صلب آخر في درجة حرارة الغرفة — حتى عدة ميلي ثانية. بالنسبة للعالم الكمومي، هذا عمر كامل.

هذا الربط يعمل في الاتجاهين. المعالج فائق التوصيل يرسل البيانات إلى مجموعة من العيوب، فتحتفظ بها، وعند الحاجة تعيدها. والأكثر من ذلك، يمكن لمركزين بعيدين في الألماس أن "يشعرا" ببعضهما عبر حلقة فائقة التوصيل مشتركة. يشبه هذا عازفين يعزفان بتناغم على شوكة رنانة واحدة: كل منهما يسمع النغمة المشتركة ويضبط عزفه عليها.

إذا استُبدلت الحلقة فائقة التوصيل بالضوء، ستصبح هذه المنظومة جسرًا بين الكيوبتات والفوتونات — لبنات إنترنت الكم المستقبلي.

في المستقبل، يمنح الهجين "ألماس + فائق التوصيل" الحاسوب الكمومي ما ينقصه بشدة: ذاكرة طويلة الأمد. المعالج يحسب، والذاكرة تحفظ، والضوء ينقل النتائج عبر الشبكة. أخيرًا، يحصل الطاهي على كتاب وصفات لا يحترق عند إطفاء الموقد.

مركز النيتروجين-الفارغ في الألماس يتوهج باللون الأحمر إذا أُضيء بليزر أخضر. من سطوع هذا التوهج يمكن قراءة الاتجاه الذي يشير إليه لف الإلكترون.

العلماء
James Clerk MaxwellArno PenziasRalph AlpherRobert Woodrow WilsonWilhelm WienMax Planck
المفاهيم
ذاكرة كمومية من الألماس مركز NV في الماس استشعار مركز إن-في كوبيت الحالة الصلبة نظام هجين مصيدة إلكترونية اقتران المغناطيسية والموصلية الفائقة بلورة الذاكرة الكمومية كيوبت الاقتران المغناطيسي النيوبيوم موصلية فائقة ثلاثية رنان فائق التوصيل تثبيت التدفق كيوبت شحني السيليكون