ذاكرة كمية في الألماس ✎ سريع

الأصل: "Hybrid quantum circuit with a superconducting qubit coupled to a spin ensemble"
arXiv:1110.2978 · 2011-10-13 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
كوبيت فائق التوصيل نقل معلومات إلى مجموعة سبينات في الألماس وقرأها مرة أخرى.

ألماسة صغيرة تحتوي عيوبًا — ذرات نيتروجين حلت محل الكربون — تخفي في طياتها خاصية غير عادية. حول كل عيب يدور إلكترون إضافي، مثل قمة دوارة يمكن إمالتها بنبضات راديوية. هذه القمة الدوارة في حد ذاتها هادئة جدًا بحيث لا يمكنها أن تصل بصوتها إلى الكوبيت فائق التوصيل — الذرة الاصطناعية التي تعمل في درجات حرارة أبرد من الفضاء الخارجي. لكن إذا وضعت بينهما وسيطًا — رنانًا قابلًا للضبط يشبه شوكة رنانة بنغمة قابلة للتعديل — فإنهما يبدآن بالعزف بتناغم.

الكوبيت هو النظير الكمي للبت: يمكن أن يكون صفرًا وواحدًا في آن واحد ما لم يُقاس. يُصنع الكوبيت فائق التوصيل من غشاء ألومنيوم على سيليكون، ويعيش عند درجة حرارة الهيليوم السائل.

في التجربة، كان الكوبيت يُحضَّر أولًا في الحالة المطلوبة — مثل قائد أوركسترا يحدد النغمة قبل الحفل. ثم تُضخ هذه الحالة عبر الرنان إلى إثارة جماعية لملايين السبينات الدوارة في الألماس. حفظت السبينات نمط التذبذبات وأبقته لفترة كافية لإعادته لاحقًا إلى الكوبيت. عندما قُرئ الكوبيت، أعاد إنتاج الحالة الأصلية — وكأنها نغمة غناها جوقة من الذاكرة بعد توقف.

صفيحة الألماس بحجم حبة أرز احتوت على حوالي مليار مركز NV. معًا، أنتجت إشارة استطاع الكوبيت سماعها دون مكبر.

وهكذا، عملت سحابة السبينات في البلورة لأول مرة كذاكرة كمية حقيقية للكوبيت فائق التوصيل. هذه الذاكرة ضرورية لربط العديد من الكوبيتات في شبكة: بينما ينتظر أحدهم رد الآخر، لا تضيع المعلومات بل تُخزن في سحابة السبينات طويلة العمر. في المستقبل، سيساعد هذا في بناء معالجات كمية حيث تكون الحسابات والذاكرة منفصلتين، كما في الحاسوب العادي. وعندها، ستتوقف الألماسة الصغيرة ذات العيوب عن كونها مجرد بلورة — ستصبح مخزنًا موثوقًا للحالات الكمية.

مركز NV في الألماس يتوهج باللون الأحمر إذا سلطت عليه ليزرًا أخضر — هكذا يتم العثور عليه تحت المجهر.

في رواية «العصر الماسي» لنيل ستيفنسون، تصبح الألماسات أساسًا لحوسبة المستقبل.

العلماء
Abner ShimonyAlain AspectAnton ZeilingerArtur EkertDaniel GreenbergerJohn Clauser
المفاهيم
نظام هجين كوبيت الحالة الصلبة ذاكرة كمومية من الألماس كوبيت فائق التوصيل مجموعة إحصائية كيوبتات شبه موصلة رنان فائق التوصيل بلورة الذاكرة الكمومية النهج الهجين ترانسمون موصلية فائقة ثلاثية اقتران المدار باللف الموصلية الفائقة مركز NV في الماس معالجة غزل مفرد مركز البيانات أزواج إلكترونية شبه كلاسيكي حالة ثلاثية رقاقة السيليكون